WO2023136557A1 - 냉각수 유통 제어 장치 - Google Patents

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WO2023136557A1
WO2023136557A1 PCT/KR2023/000295 KR2023000295W WO2023136557A1 WO 2023136557 A1 WO2023136557 A1 WO 2023136557A1 KR 2023000295 W KR2023000295 W KR 2023000295W WO 2023136557 A1 WO2023136557 A1 WO 2023136557A1
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cooling water
flow path
valve
circulation
sharing
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PCT/KR2023/000295
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이문섭
우명진
문제혁
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지엠비코리아 주식회사
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    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves

Definitions

  • the present invention relates to a cooling water flow control device that selectively circulates cooling water through a plurality of cooling water flow paths through a single valve.
  • An electric vehicle is a vehicle that obtains driving energy from electric energy, not from burning fossil fuels like conventional vehicles. Electric vehicles have the advantage of no exhaust gas and very little noise, but they have not been put into practical use due to problems such as the heavy weight of the battery and the time it takes to charge. Its development is accelerating again.
  • an electric vehicle driven by a motor is equipped with an inverter, an LDC for converting DC power to AC power, a charger, etc., and a cooling system capable of always maintaining an appropriate temperature is required due to their heating characteristics.
  • the cooling system is provided with a water pump for circulation of cooling water, and the cooling water discharged from the water pump passes through the motor and electrical devices related thereto and then circulates through a heat source, thereby protecting various electrical devices having heat generating characteristics from overheating. .
  • the present invention has been proposed to solve these problems, and the cooling water is selectively circulated through a plurality of cooling water flow paths through a single valve, and the efficiency of temperature management of the cooling water is improved by individually or mixedly distributing the cooling water according to the situation. It is an object of the present invention to provide a cooling water distribution control device.
  • An apparatus for controlling the distribution of cooling water according to the present invention for achieving the above object includes a first cooling water line through which cooling water is distributed to a first pump, a battery, and a first heat exchanger; a second coolant line through which the coolant flows through the second pump, the electrical module, the second heat exchanger, and the radiator; a housing provided with a cooling water sharing space and formed with a plurality of passages allowing the first cooling water line and the second cooling water line to communicate with the cooling water sharing space; and a plurality of circulation portions provided to be rotated in the cooling water sharing space of the housing and selectively matched to the first cooling water line and the second cooling water line according to the rotational position, so that the cooling water is separated into the first cooling water line and the second cooling water line. It includes a valve for distributing or being mixed in the first coolant line and the second coolant line.
  • the outer surface of the valve is characterized in that the first circulation portion and the second circulation portion are formed to be spaced apart from each other, and each of the first circulation portion and the second circulation portion extends in a circumferential direction so that at least two flow paths of the housing are connected.
  • the passage of the housing is a circulation passage that communicates singularly with the first or second coolant line and the first or second circulation part of the valve, and the first or second coolant line is connected to the first circulation part of the valve. And it is characterized by consisting of a shared flow path to selectively distribute to the second distribution unit.
  • the flow path of the housing consists of a first sharing flow path selectively matched to the first distribution part and the second distribution part of the first pump and the valve, and a second circulation passage selectively matched to the first distribution part of the first heat exchanger and the valve. It is characterized in that the cooling water is circulated through the first cooling water line.
  • the flow path of the housing includes a second circulation flow path selectively matched to the second circulation part of the radiator and the valve, a second sharing flow path selectively matched to the first circulation part and the second flow part of the second pump and the valve, and a second heat exchange flow path. It is characterized in that the third circulation flow path selectively matched with the second circulation part of the roof tile and the valve is configured so that the cooling water is circulated through the second cooling water line.
  • the first distribution part of the valve is characterized in that it extends so that the first sharing passage and the first circulation passage, and the first circulation passage and the second sharing passage selectively communicate with each other according to the rotational position.
  • the first sharing flow path and the second circulation flow path, the second circulation flow path and the second sharing flow path, the first sharing flow path and the third circulation flow path, and the second sharing flow path and the third circulation flow path are It is characterized in that it is extended to selectively communicate.
  • the first cooling water line and the second cooling water line share a reservoir tank, and the cooling water is supplied through the reservoir tank.
  • a motor installed in the housing and connected to the valve to adjust the rotational position of the valve
  • the controller controls the valve so that the first circulation flow path of the housing communicates with the first shared flow path through the first circulation part of the valve and the second circulation flow path of the housing communicates with the second shared flow path through the second circulation part. It is characterized in that the cooling water is individually distributed to the first cooling water line and the second cooling water line by controlling the rotational position.
  • the controller controls the valve so that the first circulation flow path of the housing communicates with the second sharing flow path through the first circulation part of the valve and the second circulation flow path of the housing communicates with the first sharing flow path through the second circulation part. It is characterized in that the cooling water is mixed and distributed in the first cooling water line and the second cooling water line by controlling the rotational position.
  • the controller rotates the valve so that the first circulation passage of the housing and the second sharing passage communicate with each other through the first distribution part of the valve, and the first sharing passage and the third circulation passage communicate with each other through the second distribution part.
  • the cooling water is mixed and distributed in the first cooling water line and the second cooling water line.
  • the controller rotates the valve so that the first circulation passage of the housing communicates with the first sharing passage through the first distribution part of the valve, and the second sharing passage and the third circulation passage communicate through the second distribution part. It is characterized in that the cooling water is individually distributed to the first cooling water line and the second cooling water line by controlling the.
  • the cooling water distribution control device configured as described above allows the cooling water to be selectively circulated through a plurality of cooling water flow paths through a single valve, and individually or mixedly distributes the cooling water according to the situation, thereby managing the temperature of the cooling water for efficient cooling performance. This is secured
  • FIG. 1 is a block diagram of a cooling water distribution control device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a cooling water distribution control device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the housing of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing an internal flow path of the housing shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a view showing the valve of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining the control according to the first embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the control according to the second embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining the control according to the third embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining the control according to the fourth embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention.
  • a controller is a communication device that communicates with other controllers or sensors to control the function in charge, a memory that stores operating system or logic commands and input/output information, and a controller that performs judgment, calculation, and decision necessary for controlling the function in charge. It may include more than one processor.
  • FIG. 1 is a block diagram of a cooling water distribution control device according to the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a cooling water distribution control device according to the present invention.
  • Figure 3 is a view showing the housing of the present invention
  • Figure 4 is a view showing the inner flow path of the housing shown in Figure 3
  • Figure 5 is a view showing the valve of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining control according to the first embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention
  • FIG. 7 is a view for explaining control according to the second embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining the control according to the third embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention
  • FIG. 9 is the control according to the fourth embodiment of the cooling water distribution control device according to the present invention. It is a drawing for explanation.
  • the cooling water distribution control device is a first cooling water line 10 that allows cooling water to flow through the first pump 11 , the battery 12 , and the first heat exchanger 12 . ); and a second coolant line 20 through which the coolant flows through the second pump 21, the electrical module 22, the second heat exchanger 23, and the radiator 24; a housing 30 having a cooling water sharing space 36 and having a plurality of flow passages allowing the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 to communicate with the cooling water sharing space 36; and a plurality of circulation portions provided to be rotated in the cooling water sharing space 36 of the housing 30 and selectively matched to the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 according to the rotational position, and cooling water It includes a valve 40 for distributing individually to the first coolant line 10 and the second coolant line 20 or mixed and distributed to the first coolant line 10 and the second coolant line 20.
  • first coolant line 10 and the second coolant line 20 share the reservoir tank 50, and the first coolant line 10 and the second coolant line 20 are supplied through the reservoir tank 50.
  • the cooling water is circulated to each part.
  • the motor 60 is installed in the housing 30, and the motor 60 is connected to the valve 40 so that the rotational position of the valve 40 can be adjusted according to the operation of the motor 60.
  • the cooling water is circulated to the battery 12 and the first heat exchanger 13 by the driving of the first pump 11 and exchanges heat.
  • the first heat exchanger 13 may be configured to adjust the temperature of the cooling water circulating in the first cooling water line 10 through heat exchange with a medium such as a refrigerant, outside air, or other cooling water.
  • the coolant is circulated to the electrical module 22, the second heat exchanger 23, and the radiator 24 by driving the second pump 21 to exchange heat.
  • the second heat exchanger 23 may be configured to adjust the temperature of the cooling water circulating in the second cooling water line 20 through heat exchange with a medium such as a refrigerant or outside air or other cooling water.
  • a heat pump may be realized through heat exchange of cooling water through the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 23 .
  • the first coolant line 10 and the second coolant line 20 are connected to the housing 30 in which the valve 40 is embedded, and the circulation path of the coolant is determined according to the rotational position of the valve 40.
  • the housing 30 is provided with a cooling water sharing space 36 in which the valve 40 is provided, and a plurality of passages in which the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 are provided in the housing 30. It communicates with the cooling water sharing space 36 through and the distribution path of the cooling water is determined according to the rotational position of the valve 40.
  • a distribution part is formed in the valve 40 to be matched with each flow path of the housing 30 and selectively allow the coolant to flow through the first coolant line 10 and the second coolant line 20 .
  • the distribution path of the cooling water distributed in the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 is determined according to the rotational position of the valve 40, so that the cooling water is individually distributed in each cooling water line. It is distributed or mixed in each cooling water line.
  • the present invention can secure cooling efficiency through the cooling water by adjusting the temperature of the cooling water for various situations such as indoor air conditioning, battery cooling, electric module cooling, and outdoor temperature.
  • the outer surface of the valve 40, the first distribution portion 41 and the second circulation portion 42 are formed to be spaced apart from each other, the first distribution portion The portion 41 and the second circulation portion 42 each extend in the circumferential direction so that at least two flow paths of the housing 30 are connected.
  • the valve 40 can switch the distribution path of the cooling water for the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 as the first distribution part 41 and the second distribution part 42 are formed.
  • the first distribution part 41 and the second distribution part 42 are formed so that at least two or more passages of the housing 30 to which the first coolant line 10 and the second coolant line 20 are connected are connected. , the circulation of cooling water can be selectively allowed for each cooling water line. Accordingly, the first distribution part 41 and the second distribution part 42 are axially spaced apart from the outer surface of the valve 40 and extend in the circumferential direction, so that two or more flow passages may be selected.
  • the flow path of the housing 30 communicates singularly with the first coolant line 10 or the second coolant line 20 and the first distribution part 41 or the second distribution part 42 of the valve 40.
  • the flow path of the housing 30 is composed of a circulation flow path and a shared flow path.
  • any one of the first distribution part 41 and the second distribution part 42 of the valve 40 communicates singly to the first cooling water line 10 or the second cooling water line 20. Let the coolant circulate.
  • This circulation passage allows cooling water to flow only in one of the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20, and is opened or closed according to the rotational position of the valve 40.
  • the first and second distribution parts 41 and 42 of the valve 40 are in communication with each other so that the cooling water distributed in the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 is circulated. do.
  • Such a shared passage allows the cooling water to be mixed and distributed in the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 or individually distributed in the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 .
  • the flow path of the housing 30 is a first shared flow path 31 selectively matched to the first flow path 41 and the second flow path 42 of the first pump 11 and the valve 40,
  • a first circulation passage 32 selectively matched to the first heat exchanger 13 and the first circulation part 41 of the valve 40 is configured so that the cooling water is circulated through the first cooling water line 10 .
  • the cooling water is circulated through the first pump 11 in the first shared flow passage 31, and the cooling water is circulated through the first distribution part 41 or the second distribution part 42 according to the rotational position of the valve 40.
  • the coolant is allowed to flow through both the first coolant line 10 and the second coolant line 20 .
  • the first circulation passage 32 distributes the cooling water heat-exchanged in the first heat exchanger 13, and the cooling water flowing through the first circulation part 41 according to the rotational position of the valve 40 is the first cooling water. It provides a pathway for circulation in the line (10).
  • the flow path of the housing 30 is a second circulation flow path 33 selectively matched to the second circulation part 42 of the radiator 24 and the valve 40, the second pump 21 and the valve 40
  • the second shared flow path 34 selectively matched to the first distribution part 41 and the second distribution part 42 of the second heat exchanger 23 and the second distribution part 42 of the valve 40
  • a selectively matched third circulation passage 35 is configured so that the coolant flows through the second coolant line 20 .
  • the cooling water in the second circulation passage 33, can be heat-exchanged through the radiator 24, and according to the rotational position of the valve 40, the cooling water flows through the second circulation part 42 to the second cooling water line 20. It provides a distribution channel for Cooling water is circulated in the second sharing passage 34 by the second pump 21, and the first cooling water passes through the first distribution part 41 and the second distribution part 42 according to the rotational position of the valve 40. Cooling water is all circulated through the line 10 and the second cooling water line 20 . In the third circulation passage 35, the cooling water heat-exchanged through the second heat exchanger 23 is circulated, and according to the rotational position of the valve 40, the cooling water flows through the second circulation part 42 to the second cooling water line 20. ) to provide a distribution channel.
  • the present invention changes the circulation path of the cooling water through the first sharing flow path 31 and the second sharing flow path 34 according to the rotational position of the valve 40, so that the first cooling water line 10 and the second sharing flow path 34 are switched.
  • Cooling water in the cooling water line 20 may be circulated separately for each cooling water line or mixed with the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20 .
  • the present invention can efficiently adjust the temperature of the cooling water according to the cooling temperature required by the battery 12 and the electric module 22, and through the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 23 A heat pump may be implemented through heat exchange of cooling water.
  • the first distribution part 41 of the valve 40 has a first sharing passage 31, a first circulation passage 32, a first circulation passage 32, and a second sharing passage 34 according to the rotational position. is selectively extended to communicate. That is, even if the rotational position of the valve 40 is switched, the extended length of the first distribution part 41 is the first sharing flow path 31 and the first circulation path 32, the first circulation path 32 and the second circulation path 32, and the second circulation path 32.
  • the coolant is circulated only in the first coolant line 10 through the first distribution part 41 or distributed in both the first coolant line 10 and the second coolant line 20.
  • the second distribution part 42 of the valve 40 has a first sharing passage 31, a second circulation passage 33, a second circulation passage 33, and a second sharing passage 34 according to the rotational position.
  • the first sharing passage 31 and the third circulation passage 35, and the second sharing passage 34 and the third circulation passage 35 are extended to selectively communicate with each other. That is, even if the rotational position of the valve 40 is switched, the extended length of the second distribution part 42 is the first sharing flow path 31 and the second circulation flow path 33, the second circulation flow path 33 and the second circulation flow path 33, and the second circulation flow path 33.
  • the first distribution part 41 and the second distribution part 42 of the valve 40 are formed to include respective passages, and when the respective passages cannot be matched only by the shape of the distribution part, the passages are branched to form the housing 30. It may be configured to communicate with the cooling water sharing space 36.
  • the third circulation passage 35 is branched to selectively match the second circulation part 42 of the valve 40.
  • the temperature of the cooling water can be efficiently adjusted according to the cooling temperature required by the battery 12 and the electric module 22, and the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 23 A heat pump may be implemented through heat exchange of cooling water through the cooling water.
  • the controller 70 controls the motor 60 according to a predetermined mode to determine the rotational position of the valve 40; is configured. Through the control of the controller 70, indoor air conditioning and heat pump implementation may be performed.
  • the controller 70 determines the temperature of the cooling water according to various situations such as the battery 12, the electrical module 22, air conditioning, and the like, and determines the rotational position of the valve 40 according to the determined temperature of the cooling water. Cooling performance can be ensured through circulation and heat exchange.
  • the first circulation passage 32 of the housing 30 and the first sharing passage 31 communicate with each other through the first distribution part 41 of the valve 40.
  • the first mode of the controller 70 is to manage the battery 12 and the electric module 22 under different temperature conditions, and the external temperature is high or the battery 12 needs to be cooled due to high-speed charging.
  • the rotational position of the valve 40 is adjusted so that the cooling water flows through the first circulation passage 32 and the first sharing passage 31 of the housing 30.
  • the cooling water is distributed to the first pump 11, the battery 12, the first heat exchanger 13, and the valve 40.
  • cooling water flows through the second circulation passage 33 and the second sharing passage 34 of the housing 30, so that the cooling water flows through the second pump 21, the electrical module 22, the second It is distributed to the heat exchanger 23, the radiator 24, and the valve 40.
  • the cooling water circulated by driving the first pump 11 in the first cooling water line 10 cools the battery 12, and the cooling water that cools the battery 12 cools the battery 12 in the first heat exchanger 13.
  • the battery 12 can be continuously cooled through recirculation.
  • heat exchange with the refrigerant may be performed and cooled.
  • the cooling water circulated by the driving of the second pump 21 in the second cooling water line 20 cools the electrical module 22, and the cooling water that cools the electrical module 22 cools the second heat exchanger 23. And heat is exchanged through the radiator 24 to adjust the temperature, so that the electric module 22 can be continuously cooled through recirculation of cooling water.
  • heat exchange with the refrigerant may be performed, and in the case of the radiator 24, heat exchange may be performed with outside air.
  • the controller 70 when the controller 70 performs the second mode, the first circulation passage 32 of the housing 30 and the second sharing passage 34 communicate with each other through the first circulation part 41 of the valve 40.
  • the rotational position of the valve 40 so that the second circulation passage 33 of the housing 30 and the first sharing passage 31 communicate with each other through the second distribution part 42, the first cooling water line 10 and the second coolant line 20 so that the coolant is mixed and distributed.
  • the second mode of the controller 70 manages the temperature of the coolant by sharing the coolant flowing through the first coolant line 10 and the second coolant line 20, and the external temperature, the battery 12, and the electric module. Depending on the temperature of (22), the corresponding mode may be performed.
  • the rotational position of the valve 40 is adjusted to share the first circulation passage 32 of the housing 30 and the second through the first distribution part 41.
  • the coolant distributed in the first coolant line 10 flows through the second pump 21 of the second coolant line 20, the electrical module 22, and the second heat exchanger 23. ), distributed to the radiator 24.
  • the coolant flowing through the second circulation passage 42 of the valve 40 flows through the second circulation passage 33 and the first sharing passage 31, so that the coolant distributed in the second coolant line 20 is It is distributed to the first pump 11, the battery 12, and the first heat exchanger 13 of the first cooling water line 10.
  • the cooling water is circulated and heat exchanged with the battery 12 and the electric module 22, and the recovered waste heat is transferred to the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 23.
  • the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 23 each exchange heat with a refrigerant or other cooling water to realize a heat pump that performs heating.
  • the cooling water is cooled through the radiator 24, the cooling of the battery 12 and the electrical module 22 can be maintained.
  • the heat of the refrigerant according to the operation of the air conditioner is recovered through the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 23, and the battery 12 and the electric module 22 Waste heat from cooling may be recovered and cooled in the radiator 24 .
  • the first circulation passage 32 of the housing 30 and the second sharing passage 34 communicate with each other through the first distribution part 41 of the valve 40.
  • the first cooling water line 10 and the second cooling water line are formed by controlling the rotational position of the valve 40 so that the first sharing flow path 31 and the third circulation flow path 35 communicate with each other through the second distribution part 42. Cooling water may be mixed and distributed in (20).
  • the third mode of the controller 70 is for managing the temperature of the cooling water by sharing the cooling water flowing through the first cooling water line 10 and the second cooling water line 20, and the external temperature, the battery 12 and the electric field.
  • a corresponding mode may be performed according to the temperature of the module 22 .
  • the rotational position of the valve 40 is adjusted to share the first circulation passage 32 of the housing 30 and the second through the first circulation part 41.
  • the coolant flows through the flow path 34
  • the coolant distributed in the first coolant line 10 flows through the second pump 21 of the second coolant line 20, the electrical module 22, and the second heat exchanger 23.
  • the cooling water is distributed to the first sharing flow path 31 and the third circulation flow path 35 through the second distribution part 42 of the valve 40, so that the second heat exchanger in the second cooling water line 20 ( As the cooling water passing through 23) flows through the first cooling water line 10, it is distributed to the first pump 11, battery 12, and first heat exchanger 13 of the first cooling water line 10.
  • the second circulation passage 33 is closed by the valve 40, the cooling water does not flow toward the radiator 24.
  • the first circulation passage 32 of the housing 30 and the first sharing passage 31 communicate with each other through the first distribution part 41 of the valve 40.
  • the first coolant line 10 and the second coolant line are formed by controlling the rotational position of the valve 40 so that the second shared flow path 34 and the third circulation flow path 35 communicate with each other through the second distribution unit 42. Cooling water may be individually circulated through (20).
  • the fourth mode of the controller 70 is to manage the battery 12 and the electric module 22 under different temperature conditions, and a situation where the external temperature is low or a heat pump using waste heat of the battery 12 is implemented. this may be included.
  • the rotational position of the valve 40 is adjusted so that the cooling water flows through the first circulation passage 32 and the first sharing passage 31 of the housing 30.
  • the cooling water is distributed to the first pump 11, the battery 12, the first heat exchanger 13, and the valve 40.
  • the second sharing flow path 34 of the housing 30 and the third circulation flow path 35 communicate with each other, so that the cooling water flows through the second pump 21, the electrical module 22, and the second heat exchanger ( 23), and is distributed to the valve 40.
  • the second circulation passage 33 is closed by the valve 40, the cooling water does not flow toward the radiator 24.
  • the temperature of the battery 12 can be increased by using the cooling water whose temperature has risen as the electric module 22 is cooled, and the electric module 22 and the battery 12 can be heated. Waste heat generated during cooling may be recovered through the first heat exchanger 13 and the second heat exchanger 23 to implement indoor heating and a heat pump.
  • Each mode preset in the above-described controller 70 is not limited to each mode described above, and controls indoor air conditioning, heat pump implementation, external temperature conditions, battery 12 cooling temperature, electric module 22 temperature, etc. Considering this, it is possible to implement various modes.
  • the cooling water distribution control device configured as described above allows the cooling water to be selectively circulated through a plurality of cooling water flow paths through a single valve, and individually or mixedly distributes the cooling water according to the situation, thereby managing the temperature of the cooling water for efficient cooling performance. This is secured
  • valve 41 first distribution unit

Abstract

본 발명에서는 단일 밸브를 통해 복수의 냉각수 유동 경로에 냉각수가 선택적으로 순환되도록 하고, 상황별로 냉각수를 개별 유통시키거나 혼합 유통시켜 냉각수의 온도 관리를 통한 효율적인 냉각 성능이 확보되는 냉각수 유통 제어 장치가 소개된다.

Description

냉각수 유통 제어 장치
본 발명은 단일 밸브를 통해 복수의 냉각수 유동 경로에 냉각수가 선택적으로 순환되도록 하는 냉각수 유통 제어 장치에 관한 것이다.
전기자동차는 자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다. 전기자동차는 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 공해문제의 심각화, 화석 연료의 고갈 등의 문제가 제기되면서 그 개발이 다시 가속화되고 있다.
일반적으로 모터로 구동하는 전기자동차에서는 인버터와 직류전력을 교류전력으로 변환하기 위한 LDC 및 충전기등이 구비되고, 이들의 발열특성으로 인해 적정한 온도를 항상 유지할 수 있는 냉각계가 필수적으로 요구된다.
이를 위해 냉각계에는 냉각수 순환을 위한 워터펌프가 구비되고, 워터펌프에서 토출된 냉각수는 모터와 이에 관련된 전장기기들을 경유한 후 히트소스를 거쳐 순환됨으로써 발열특성을 갖는 각종 전장기기들이 과온으로부터 보호된다.
종래의 내연기관은 연소에 의해 발생하는 폐열을 이용하여 실내 난방을 하기 때문에 난방에 의한 연료 소비량 증대가 거의 없었으나, 폐열 발생이 제한적인 전기차의 경우 모터, 배터리 및 실외 열원의 열에너지를 적극적으로 이용해야 하며, 실내 난방 및 배터리 온도 유지를 한다. 이를 위해 냉매를 매개체로 하는 히트펌프 시스템과, 배터리 및 모터 등을 순환하는 냉각수의 흐름을 적절히 조절하는 장치가 필요하다.
즉, 각각의 전자 기기들은 다양한 조건에서 차량의 최고 효율을 위해 관리되어야 함에 따라, 복잡한 유로와 복수의 밸브가 필요하며 냉각수 유통을 위한 구조가 과대해지는 문제가 있다.
이에 관한 종래기술로는 KR 10-2018-0099007 A가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 단일 밸브를 통해 복수의 냉각수 유동 경로에 냉각수가 선택적으로 순환되도록 하고, 상황별로 냉각수를 개별 유통시키거나 혼합 유통시켜 냉각수의 온도 관리의 효율성이 향상되는 냉각수 유통 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치는 냉각수가 제1펌프, 배터리, 제1열교환기에 유통되도록 하는 제1냉각수라인; 냉각수가 제2펌프, 전장모듈, 제2열교환기, 라디에이터에 유통되도록 하는 제2냉각수라인; 냉각수 공유공간이 구비되고, 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인이 냉각수 공유공간과 연통되도록 하는 복수의 유로가 형성된 하우징; 및 하우징의 냉각수 공유공간에 회전되도록 마련되고, 회전 위치에 따라 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 선택적으로 매칭되는 복수의 유통부가 형성되어, 냉각수가 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 개별 유통되거나 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 혼합되어 유통되도록 하는 밸브;를 포함한다.
밸브의 외측면에는 제1유통부와 제2유통부가 서로 이격되게 형성되고, 제1유통부와 제2유통부는 각각 둘레방향으로 연장되어 하우징의 유로가 적어도 둘 이상 연결되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
하우징의 유로는 제1냉각수라인 또는 제2냉각수라인과 밸브의 제1유통부 또는 제2유통부에 단일로 연통되는 순환유로와, 제1냉각수라인 또는 제2냉각수라인이 밸브의 제1유통부와 제2유통부에 선택적으로 유통되도록 하는 공유유로로 구성된 것을 특징으로 한다.
하우징의 유로는 제1펌프와 밸브의 제1유통부 및 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제1공유유로, 제1열교환기와 밸브의 제1유통부에 선택적으로 매칭되는 제2순환유로가 구성되어 제1냉각수라인을 통해 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 한다.
하우징의 유로는 라디에이터와 밸브의 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제2순환유로, 제2펌프와 밸브의 제1유통부 및 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제2공유유로, 제2열교환기와 밸브의 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제3순환유로가 구성되어 제2냉각수라인을 통해 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 한다.
밸브의 제1유통부는 회전 위치에 따라 제1공유유로와 제1순환유로, 제1순환유로와 제2공유유로가 선택적으로 연통되도록 연장된 것을 특징으로 한다.
밸브의 제2유통부는 회전 위치에 따라 제1공유유로와 제2순환유로, 제2순환유로와 제2공유유로, 제1공유유로와 제3순환유로, 제2공유유로와 제3순환유로가 선택적으로 연통되도록 연장된 것을 특징으로 한다.
제1냉각수라인과 제2냉각수라인은 리저버 탱크를 공유하여, 리저버 탱크를 통해 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 한다.
하우징에 설치되고 밸브에 연결되어 밸브의 회전 위치를 조절하는 모터; 및
기설정된 모드에 따라 모터를 제어하여 밸브의 회전 위치를 결정하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 제1모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제1공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 하우징의 제2순환유로와 제2공유유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각각 개별적으로 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 한다.
제어기는 제2모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제2공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 하우징의 제2순환유로와 제1공유유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 냉각수가 혼합되어 유통되는 것을 특징으로 한다.
제어기는 제3모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제2공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 제1공유유로와 제3순환유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 냉각수가 혼합되어 유통되는 것을 특징으로 한다.
제어기는 제4모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제1공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 제2공유유로와 제3순환유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각각 개별적으로 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 냉각수 유통 제어 장치는 단일 밸브를 통해 복수의 냉각수 유동 경로에 냉각수가 선택적으로 순환되도록 하고, 상황별로 냉각수를 개별 유통시키거나 혼합 유통시켜 냉각수의 온도 관리를 통한 효율적인 냉각 성능이 확보된다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 하우징을 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 하우징의 내부 유로를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 밸브를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제1실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제2실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제3실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제4실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 하우징을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 하우징의 내부 유로를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 밸브를 나타낸 도면이다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제1실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제2실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제3실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치의 제4실시예에 따른 제어를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 냉각수 유통 제어 장치는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 냉각수가 제1펌프(11), 배터리(12), 제1열교환기(12)에 유통되도록 하는 제1냉각수라인(10); 및 냉각수가 제2펌프(21), 전장모듈(22), 제2열교환기(23), 라디에이터(24)에 유통되도록 하는 제2냉각수라인(20); 냉각수 공유공간(36)이 구비되고, 제1냉각수라인(10) 및 제2냉각수라인(20)이 냉각수 공유공간(36)과 연통되도록 하는 복수의 유로가 형성된 하우징(30); 및 하우징(30)의 냉각수 공유공간(36)에서 회전되도록 마련되고, 회전 위치에 따라 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 선택적으로 매칭되는 복수의 유통부가 형성되어, 냉각수가 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 개별 유통되거나 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 혼합되어 유통되도록 하는 밸브(40);를 포함한다.
여기서, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)은 리저버 탱크(50)를 공유하여, 리저버 탱크(50)를 통해 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 공급됨으로써, 각각의 부품들에 냉각수가 순환된다.
또한, 하우징(30)에는 모터(60)가 설치되고, 모터(60)가 밸브(40)에 연결되어 모터(60)의 동작에 따라 밸브(40)의 회전 위치가 조절될 수 있다.
제1냉각수라인(10)에는 제1펌프(11)의 구동에 의해 냉각수가 배터리(12), 제1열교환기(13)에 유통되면서 열교환된다. 여기서, 제1열교환기(13)는 냉매 또는 외기 또는 다른 냉각수 등의 매체와 열교환을 통해 제1냉각수라인(10)에 순환되는 냉각수의 온도가 조절되도록 구성될 수 있다.
제2냉각수라인(20)에는 제2펌프(21)의 구동에 의해 냉각수가 전장모듈(22), 제2열교환기(23), 라디에이터(24)에 유통되어 열교환된다. 여기서, 제2열교환기(23)는 냉매 또는 외기 또는 다른 냉각수 등의 매체와 열교환을 통해 제2냉각수라인(20)에 순환되는 냉각수의 온도가 조절되도록 구성될 수 있다.
이를 통해, 제1냉각수라인(10)에서는 냉각수와 열교환을 통해 배터리(12)의 냉각이 수행되고, 제2냉각수라인(20)에서는 냉각수와 열교환을 통해 전장모듈(22)의 냉각이 수행되며, 제1열교환기(13) 및 제2열교환기(23)를 통한 냉각수의 열교환을 통해 히트펌프가 구현될 수 있다.
이러한 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)은 밸브(40)가 내장된 하우징(30)에 연결되어, 밸브(40)의 회전 위치에 따라 냉각수의 유통 경로가 결정된다.
즉, 하우징(30)에는 밸브(40)가 마련되는 냉각수 공유공간(36)이 구비되며, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)이 하우징(30)에 구비된 복수의 유로를 통해 냉각수 공유공간(36)과 연통되어 밸브(40)의 회전 위치에 따라 냉각수의 유통경로가 결정된다. 여기서, 밸브(40)에는 하우징(30)의 각 유로에 매칭되어 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 선택적으로 냉각수가 유통되도록 하는 유통부가 형성된다.
이로 인해, 본 발명은 밸브(40)의 회전 위치에 따라 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에서 유통되는 냉각수의 유통 경로가 결정됨으로써, 냉각수가 각각의 냉각수라인에서 개별적으로 유통되거나 각 냉각수라인에 혼합되어 유통된다. 이를 통해, 본 발명은 실내 공조, 배터리 냉각, 전장모듈 냉각, 외기 온도 등 다양한 상황별로 냉각수의 온도를 조절하여 냉각수를 통한 냉각 효율을 확보할 수 있다.
본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브(40)의 외측면에는 제1유통부(41)와 제2유통부(42)가 서로 이격되게 형성되고, 제1유통부(41)와 제2유통부(42)는 각각 둘레방향으로 연장되어 하우징(30)의 유로가 적어도 둘 이상 연결되도록 형성된다.
이렇게, 밸브(40)는 제1유통부(41)와 제2유통부(42)가 형성됨에 따라 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 대한 냉각수의 유통 경로를 전환할 수 있다. 이러한 제1유통부(41)와 제2유통부(42)는 제1냉각수라인(10) 및 제2냉각수라인(20)이 연결되는 하우징(30)의 각 유로가 적어도 둘 이상 연결되도록 형성됨으로써, 각각의 냉각수라인에 대해 냉각수의 유통을 선택적으로 허용할 수 있다. 이에 따라, 제1유통부(41)와 제2유통부(42)는 밸브(40)의 외측면에서 축방향으로 이격되고 둘레방향으로 연장되어 둘 이상의 유로가 선택되도록 형성될 수 있다.
한편, 하우징(30)의 유로는 제1냉각수라인(10) 또는 제2냉각수라인(20)과 밸브(40)의 제1유통부(41) 또는 제2유통부(42)에 단일로 연통되는 순환유로와, 제1냉각수라인(10) 또는 제2냉각수라인(20)이 밸브(40)의 제1유통부(41)와 제2유통부(42)에 선택적으로 유통되도록 하는 공유유로로 구성될 수 있다.
즉, 하우징(30)의 유로는 순환유로와 공유유로로 구성된다.
여기서, 순환유로의 경우 밸브(40)의 제1유통부(41)와 제2유통부(42) 중 어느 하나가 단일로 연통되어 제1냉각수라인(10) 또는 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 유통되도록 한다. 이러한 순환유로는 제1냉각수라인(10) 또는 제2냉각수라인(20) 중 어느 하나의 냉각수라인에만 냉각수가 유통되도록 하는 것으로, 밸브(40)의 회전 위치에 따라 개방 또는 폐쇄된다.
공유유로의 경우 밸브(40)의 제1유통부(41)와 제2유통부(42)에 모두 연통되어 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 유통되는 냉각수가 유통되도록 한다. 이러한 공유유로는 냉각수가 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 혼입되어 유통되거나 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 개별적으로 유통되도록 한다.
상세하게, 하우징(30)의 유로는 제1펌프(11)와 밸브(40)의 제1유통부(41) 및 제2유통부(42)에 선택적으로 매칭되는 제1공유유로(31), 제1열교환기(13)와 밸브(40)의 제1유통부(41)에 선택적으로 매칭되는 제1순환유로(32)가 구성되어 제1냉각수라인(10)을 통해 냉각수가 유통된다.
즉, 제1공유유로(31)에는 제1펌프(11)를 통해 냉각수가 유통되며, 밸브(40)의 회전 위치에 따라 제1유통부(41) 또는 제2유통부(42)를 통해 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 모두 유통되도록 한다. 또한, 제1순환유로(32)는 제1열교환기(13)에서 열교환된 냉각수가 유통되며, 밸브(40)의 회전 위치에 따라 제1유통부(41)를 통해 유통되는 냉각수가 제1냉각수라인(10)에 유통되는 경로를 제공한다.
한편, 하우징(30)의 유로는 라디에이터(24)와 밸브(40)의 제2유통부(42)에 선택적으로 매칭되는 제2순환유로(33), 제2펌프(21)와 밸브(40)의 제1유통부(41) 및 제2유통부(42)에 선택적으로 매칭되는 제2공유유로(34), 제2열교환기(23)와 밸브(40)의 제2유통부(42)에 선택적으로 매칭되는 제3순환유로(35)가 구성되어 제2냉각수라인(20)을 통해 냉각수가 유통된다.
즉, 제2순환유로(33)는 라디에이터(24)를 통해 냉각수가 열교환될 수 있으며, 밸브(40)의 회전 위치에 따라 냉각수가 제2유통부(42)를 통해 제2냉각수라인(20)에 유통되는 경로를 제공한다. 제2공유유로(34)에는 제2펌프(21)에 의해 냉각수가 유통되며, 밸브(40)의 회전 위치에 따라 제1유통부(41)와 제2유통부(42)를 통해 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 모두 유통되도록 한다. 제3순환유로(35)는 제2열교환기(23)를 통해 열교환된 냉각수가 유통되며, 밸브(40)의 회전 위치에 따라 냉각수가 제2유통부(42)를 통해 제2냉각수라인(20)에 유통되는 경로를 제공한다.
이를 통해, 본 발명은 밸브(40)의 회전 위치에 따라 제1공유유로(31)와 제2공유유로(34)를 통해 냉각수의 유통 경로가 전환됨으로써, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에서 냉각수가 각 냉각수라인별로 개별 유통되거나 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 혼입되어 유통될 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 배터리(12) 및 전장모듈(22)이 요구하는 냉각 온도에 맞춰 냉각수의 온도를 효율적으로 조절할 수 있고, 제1열교환기(13) 및 제2열교환기(23)를 통한 냉각수의 열교환을 통해 히트펌프가 구현될 수 있다.
한편, 밸브(40)의 제1유통부(41)는 회전 위치에 따라 제1공유유로(31)와 제1순환유로(32), 제1순환유로(32)와 제2공유유로(34)가 선택적으로 연통되도록 연장된다. 즉, 밸브(40)는 회전 위치가 전환되더라도, 제1유통부(41)의 연장길이가 제1공유유로(31)와 제1순환유로(32), 제1순환유로(32)와 제2공유유로(34)를 포함하도록 형성되어, 냉각수가 제1유통부(41)를 통해 제1냉각수라인(10)에만 유통되거나 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 모두 유통되도록 할 수 있다.
또한, 밸브(40)의 제2유통부(42)는 회전 위치에 따라 제1공유유로(31)와 제2순환유로(33), 제2순환유로(33)와 제2공유유로(34), 제1공유유로(31)와 제3순환유로(35), 제2공유유로(34)와 제3순환유로(35)가 선택적으로 연통되도록 연장된다. 즉, 밸브(40)는 회전 위치가 전환되더라도, 제2유통부(42)의 연장길이가 제1공유유로(31)와 제2순환유로(33), 제2순환유로(33)와 제2공유유로(34), 제1공유유로(31)와 제3순환유로(35), 제2공유유로(34)와 제3순환유로(35)를 포함하도록 형성되어, 냉각수가 제2유통부(42)를 통해 제2냉각수라인(20)에만 유통되거나 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 모두 유통되도록 할 수 있다.
이러한 밸브(40)의 제1유통부(41)와 제2유통부(42)는 각 유로를 포함하도록 형성되며, 유통부의 형상만으로 각 유로를 매칭하지 못할 경우 유로를 분기시켜 하우징(30)의 냉각수 공유공간(36)에 연통되도록 구성할 수 있다. 일례로, 본 발명에 따른 도면에서는 제3순환유로(35)를 분기시켜 밸브(40)의 제2유통부(42)에 선택적으로 매칭되도록 구성하였다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 배터리(12) 및 전장모듈(22)이 요구하는 냉각 온도에 맞춰 냉각수의 온도를 효율적으로 조절할 수 있으며, 제1열교환기(13) 및 제2열교환기(23)를 통한 냉각수의 열교환을 통해 히트펌프가 구현될 수 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 기설정된 모드에 따라 모터(60)를 제어하여 밸브(40)의 회전 위치를 결정하는 제어기(70);가 구성된다. 이러한 제어기(70)의 제어를 통해, 실내 공조 및 히트펌프의 구현이 수행될 수 있다.
즉, 제어기(70)는 배터리(12), 전장모듈(22), 냉난방 공조 등 다양한 상황에 따라 냉각수의 온도를 결정하고, 결정된 냉각수의 온도에 따라 밸브(40)의 회전 위치를 결정함으로써 냉각수의 순환 및 열교환을 통해 냉각 성능이 확보되도록 할 수 있다.
일례로, 제어기(70)는 제1모드 수행시, 밸브(40)의 제1유통부(41)를 통해 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제1공유유로(31)가 연통되고 제2유통부(42)를 통해 하우징(30)의 제2순환유로(33)와 제2공유유로(34)가 연통되도록 밸브(40)의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 각각 개별적으로 냉각수가 유통되도록 한다.
이러한 제어기(70)의 제1모드는 배터리(12)와 전장모듈(22)을 서로 다른 온도 조건에서 관리하기 위한 것으로, 외부 온도가 높거나, 고속 충전에 따른 배터리(12) 냉각이 요구되는 상황을 포함할 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1모드의 경우 밸브(40)의 회전 위치가 조절되어 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제1공유유로(31)를 통해 냉각수가 유통됨으로써, 냉각수는 제1펌프(11), 배터리(12), 제1열교환기(13), 밸브(40)에 유통된다. 또한, 제1모드에서는 하우징(30)의 제2순환유로(33)와 제2공유유로(34)를 통해 냉각수가 유통됨으로써, 냉각수는 제2펌프(21), 전장모듈(22), 제2열교환기(23), 라디에이터(24), 밸브(40)로 유통된다.
이로 인해, 제1냉각수라인(10)에서 제1펌프(11)의 구동에 의해 유통되는 냉각수가 배터리(12)를 냉각하고, 배터리(12)를 냉각한 냉각수는 제1열교환기(13)에서 열교환되어 온도가 조절됨으로써 재순환을 통해 배터리(12)를 계속적으로 냉각할 수 있다. 여기서, 제1열교환기(13)의 경우 에어컨이 구동됨에 따라 냉매와 열교환이 수행되어 냉각될 수 있다.
또한, 제2냉각수라인(20)에서 제2펌프(21)의 구동에 의해 유통되는 냉각수가 전장모듈(22)을 냉각하고, 전장모듈(22)을 냉각한 냉각수는 제2열교환기(23) 및 라디에이터(24)를 통해 열교환되어 온도가 조절됨으로써 냉각수의 재순환을 통해 전장모듈(22)을 계속적으로 냉각할 수 있다. 여기서, 제2열교환기(23)의 경우 냉매와 열교환이 수행될 수 있으며, 라디에이터(24)의 경우 외기와 열교환될 수 있다.
한편, 제어기(70)는 제2모드 수행시, 밸브(40)의 제1유통부(41)를 통해 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제2공유유로(34)가 연통되고 제2유통부(42)를 통해 하우징(30)의 제2순환유로(33)와 제1공유유로(31)가 연통되도록 밸브(40)의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 혼합되어 유통되도록 한다.
이러한 제어기(70)의 제2모드는 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 유통되는 냉각수를 공유시켜 냉각수의 온도를 관리하는 것으로, 외부 온도, 배터리(12) 및 전장모듈(22)의 온도에 따라 해당 모드가 수행될 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2모드의 경우 밸브(40)의 회전 위치가 조절되어 제1유통부(41)를 통해 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제2공유유로(34)를 통해 냉각수가 유통됨으로써, 제1냉각수라인(10)에 유통된 냉각수가 제2냉각수라인(20)의 제2펌프(21), 전장모듈(22), 제2열교환기(23), 라디에이터(24)에 유통된다. 또한, 밸브(40)의 제2유통부(42)를 통해 냉각수가 제2순환유로(33)와 제1공유유로(31)에 유통됨으로써, 제2냉각수라인(20)에 유통된 냉각수가 제1냉각수라인(10)의 제1펌프(11), 배터리(12), 제1열교환기(13)에 유통된다.
이를 통해, 제2모드에서는 외부 온도가 낮을 경우 냉각수가 순환되어 배터리(12) 및 전장모듈(22)과 열교환됨에 따라 회수된 폐열이 제1열교환기(13) 및 제2열교환기(23)에서 열교환됨으로써, 제1열교환기(13) 및 제2열교환기(23)가 각각 냉매 또는 다른 냉각수와 열교환되어 난방을 수행하는 히트펌프가 구현되도록 할 수 있다. 아울러, 라디에이터(24)를 통해 냉각수의 냉각이 수행됨에 따라 배터리(12) 및 전장모듈(22)의 냉각이 유지될 수 있다.
또한, 제2모드에서는 외부 온도가 높을 경우 에어컨이 가동됨에 따른 냉매의 열을 제1열교환기(13) 및 제2열교환기(23)를 통해 회수하고, 배터리(12) 및 전장모듈(22)을 냉각함에 따른 폐열을 회수하여 라디에이터(24)에서 냉각되도록 할 수 있다.
한편, 제어기(70)는 제3모드 수행시, 밸브(40)의 제1유통부(41)를 통해 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제2공유유로(34)가 연통되고 제2유통부(42)를 통해 제1공유유로(31)와 제3순환유로(35)가 연통되도록 밸브(40)의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 냉각수가 혼합되어 유통될 수 있다.
이러한 제어기(70)의 제3모드는 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 유통되는 냉각수를 공유시켜 냉각수의 온도를 관리하기 위한 것으로, 외부온도, 배터리(12) 및 전장모듈(22)의 온도에 따라 해당 모드가 수행될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2모드의 경우 밸브(40)의 회전 위치가 조절되어 제1유통부(41)를 통해 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제2공유유로(34)를 통해 냉각수가 유통됨으로써, 제1냉각수라인(10)에 유통된 냉각수가 제2냉각수라인(20)의 제2펌프(21), 전장모듈(22), 제2열교환기(23)에 유통된다. 또한, 밸브(40)의 제2유통부(42)를 통해 냉각수가 제1공유유로(31)와 제3순환유로(35)에 유통됨으로써, 제2냉각수라인(20)에서 제2열교환기(23)를 통과한 냉각수가 제1냉각수라인(10)으로 유통됨에 따라 제1냉각수라인(10)의 제1펌프(11), 배터리(12), 제1열교환기(13)에 유통된다. 이때, 제2순환유로(33)의 경우 밸브(40)에 의해 폐쇄됨에 따라 라디에이터(24)측으로 냉각수가 유통되지 않는다.
이를 통해, 배터리(12)의 온도가 낮거나 외부 온도가 낮은 상황에서, 전장모듈(22)을 냉각함에 따른 폐열을 제2열교환기(23)를 통해 회수하여 실내 난방을 수행할 수 있고, 배터리(12)의 온도도 상승되도록 조절할 수 있다.
한편, 제어기(70)는 제4모드 수행시, 밸브(40)의 제1유통부(41)를 통해 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제1공유유로(31)가 연통되고 제2유통부(42)를 통해 제2공유유로(34)와 제3순환유로(35)가 연통되도록 밸브(40)의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인(10)과 제2냉각수라인(20)에 각각 개별적으로 냉각수가 유통되도록 할 수 있다.
이러한 제어기(70)의 제4모드는 배터리(12)와 전장모듈(22)을 서로 다른 온도 조건에서 관리하기 위한 것으로, 외부 온도가 낮거나 배터리(12)의 폐열을 이용한 히트펌프가 구현되는 상황이 포함될 수 있다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 제4모드의 경우 밸브(40)의 회전 위치가 조절되어 하우징(30)의 제1순환유로(32)와 제1공유유로(31)를 통해 냉각수가 유통됨으로써, 냉각수는 제1펌프(11), 배터리(12), 제1열교환기(13), 밸브(40)로 유통된다. 또한, 제4모드에서는 하우징(30)의 제2공유유로(34)와 제3순환유로(35)가 연통됨으로써, 냉각수가 제2펌프(21), 전장모듈(22), 제2열교환기(23), 밸브(40)로 유통된다. 이때, 제2순환유로(33)의 경우 밸브(40)에 의해 폐쇄됨에 따라 라디에이터(24)측으로 냉각수가 유통되지 않는다.
이를 통해, 제4모드에서 외부 온도가 낮을 경우 전장모듈(22)을 냉각함에 따라 온도가 상승된 냉각수를 이용하여 배터리(12)를 승온시킬 수 있고, 전장모듈(22) 및 배터리(12)를 냉각함에 따라 발생된 폐열을 제1열교환기(13) 및 제2열교환기(23)를 통해 회수하여 실내 난방 및 히트펌프를 구현할 수 있다.
상술한 제어기(70)에 기설정된 각 모드는 위에 서술된 각각의 모드에 국한되지 않고 실내 낸낭방 공조, 히트펌프 구현, 외부 온도 조건, 배터리(12) 냉각 온도, 전장모듈(22) 온도 등을 고려하여 다양한 모드의 구현이 가능하다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 냉각수 유통 제어 장치는 단일 밸브를 통해 복수의 냉각수 유동 경로에 냉각수가 선택적으로 순환되도록 하고, 상황별로 냉각수를 개별 유통시키거나 혼합 유통시켜 냉각수의 온도 관리를 통한 효율적인 냉각 성능이 확보된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
[부호의 설명]
10:제1냉각수라인 11:제1펌프
12:배터리 13:제1열교환기
20:제2냉각수라인 21:제2펌프
22:전장모듈 23:제2열교환기
24:라디에이터 30:하우징
31:제1공유유로 32:제1순환유로
33:제2순환유로 34:제2공유유로
35:제3순환유로 36:냉각수 공유공간
40:밸브 41:제1유통부
42:제2유통부 50:리저버 탱크
60:모터 70:제어기

Claims (13)

  1. 냉각수가 제1펌프, 배터리, 제1열교환기에 유통되도록 하는 제1냉각수라인;
    냉각수가 제2펌프, 전장모듈, 제2열교환기, 라디에이터에 유통되도록 하는 제2냉각수라인;
    냉각수 공유공간이 구비되고, 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인이 냉각수 공유공간과 연통되도록 하는 복수의 유로가 형성된 하우징; 및
    하우징의 냉각수 공유공간에 회전되도록 마련되고, 회전 위치에 따라 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 선택적으로 매칭되는 복수의 유통부가 형성되어, 냉각수가 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 개별 유통되거나 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 혼합되어 유통되도록 하는 밸브;를 포함하는 냉각수 유통 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    밸브의 외측면에는 제1유통부와 제2유통부가 서로 이격되게 형성되고, 제1유통부와 제2유통부는 각각 둘레방향으로 연장되어 하우징의 유로가 적어도 둘 이상 연결되도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    하우징의 유로는 제1냉각수라인 또는 제2냉각수라인과 밸브의 제1유통부 또는 제2유통부에 단일로 연통되는 순환유로와, 제1냉각수라인 또는 제2냉각수라인이 밸브의 제1유통부와 제2유통부에 선택적으로 유통되도록 하는 공유유로로 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    하우징의 유로는 제1펌프와 밸브의 제1유통부 및 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제1공유유로, 제1열교환기와 밸브의 제1유통부에 선택적으로 매칭되는 제2순환유로가 구성되어 제1냉각수라인을 통해 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    하우징의 유로는 라디에이터와 밸브의 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제2순환유로, 제2펌프와 밸브의 제1유통부 및 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제2공유유로, 제2열교환기와 밸브의 제2유통부에 선택적으로 매칭되는 제3순환유로가 구성되어 제2냉각수라인을 통해 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    밸브의 제1유통부는 회전 위치에 따라 제1공유유로와 제1순환유로, 제1순환유로와 제2공유유로가 선택적으로 연통되도록 연장된 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    밸브의 제2유통부는 회전 위치에 따라 제1공유유로와 제2순환유로, 제2순환유로와 제2공유유로, 제1공유유로와 제3순환유로, 제2공유유로와 제3순환유로가 선택적으로 연통되도록 연장된 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제1냉각수라인과 제2냉각수라인은 리저버 탱크를 공유하여, 리저버 탱크를 통해 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    하우징에 설치되고 밸브에 연결되어 밸브의 회전 위치를 조절하는 모터; 및
    기설정된 모드에 따라 모터를 제어하여 밸브의 회전 위치를 결정하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    제어기는 제1모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제1공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 하우징의 제2순환유로와 제2공유유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각각 개별적으로 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    제어기는 제2모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제2공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 하우징의 제2순환유로와 제1공유유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 냉각수가 혼합되어 유통되는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    제어기는 제3모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제2공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 제1공유유로와 제3순환유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 냉각수가 혼합되어 유통되는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    제어기는 제4모드 수행시, 밸브의 제1유통부를 통해 하우징의 제1순환유로와 제1공유유로가 연통되고 제2유통부를 통해 제2공유유로와 제3순환유로가 연통되도록 밸브의 회전 위치를 제어함으로써, 제1냉각수라인과 제2냉각수라인에 각각 개별적으로 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 냉각수 유통 제어 장치.
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