WO2024058373A1 - 냉각수 시스템 - Google Patents

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WO2024058373A1
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reservoir tank
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pump
flow
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최정범
고광옥
구중삼
김영찬
정성우
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한온시스템 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a coolant system that can cool the battery and electrical components of a vehicle by circulating coolant.
  • Electric vehicles drive using motors powered by batteries or fuel cells, so they emit less carbon and produce less noise. Additionally, electric vehicles are environmentally friendly because they use motors that are more energy efficient than conventional engines.
  • These electric vehicles are equipped with a thermal management system for cooling and heating for indoor air conditioning and electrical components such as drive motors, batteries, and inverters.
  • the thermal management system consists of a coolant system for heating the vehicle's interior and cooling and heating the electrical components.
  • the coolant system has a large number of parts for circulation of coolant and a large number of pipes connecting them, so assembling the coolant system requires a lot of process. This is complicated and difficult.
  • Figure 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a conventional cooling water system.
  • an electrical component cooling line is formed that includes a first reservoir (RSV1), a first coolant pump (P1), and an electrical component (PE), through which coolant circulates and cools the electrical component (PE).
  • a battery cooling line is formed that includes the second reservoir (RSV2), the second coolant pump (P2), and the battery (BATT), circulates coolant, and cools the battery (BATT). That is, reservoirs are individually mounted on individual cooling lines.
  • the reservoir is formed with an inlet through which coolant flows in and an outlet through which coolant is discharged, so that the entire flow rate of coolant flowing along the coolant line passes through the reservoir. Additionally, a reservoir is placed at the front of the coolant pump in the direction of coolant flow to ensure sufficient supply of coolant to the coolant pump.
  • Figure 2 is a configuration diagram showing another embodiment of a conventional cooling water system.
  • a reservoir is connected to the cooling line in the form of a "T"-shaped branch on an electrical component cooling line that includes a reservoir, a coolant pump, and electrical components, and circulates coolant and cools the electrical components.
  • an electrical component cooling line that includes a reservoir, a coolant pump, and electrical components, and circulates coolant and cools the electrical components.
  • the present invention was created to solve the problems described above, and the purpose of the present invention is to operate the battery cooling line for cooling the battery and the electrical component cooling line for cooling the electrical components separately or by connecting them with a valve to provide coolant. Allows air to flow, but connects the reservoir tank on each cooling line with a single flow path to prevent bubbles from forming inside the reservoir. Additionally, it provides a coolant system that makes it easy to remove bubbles generated in the coolant through the reservoir. It is done.
  • the coolant system of the present invention for achieving the above-described object includes a first reservoir tank, a first coolant pump, and a battery, and a first coolant line through which coolant circulates and cools the battery;
  • a second coolant line including a second reservoir tank, a second coolant pump, and electrical components, through which coolant circulates and cools the electrical components; and a direction change valve connected to the first coolant line and the second coolant line and allowing coolant to communicate or block the flow between the first coolant line and the second coolant line depending on operation.
  • first reservoir tank is connected to the front end of the first coolant pump in the direction of coolant flow through a single flow path
  • the second reservoir tank is connected to the front end of the second coolant pump in the direction of coolant flow.
  • the first coolant line is configured to circulate coolant through the first coolant pump, the battery, and the direction change valve in order to flow back into the first coolant pump
  • the first reservoir tank is connected to the first coolant pump and the direction change valve. It can be connected between direction change valves.
  • the second coolant line is configured to circulate coolant through the second coolant pump, the electrical components, and the direction change valve in order to flow back into the second coolant pump, and the second reservoir tank is connected to the second coolant pump. It can be connected between the and direction change valve.
  • radiator through which coolant cools as it passes, the radiator is connected to a direction change valve, and the operation of the direction change valve may allow coolant to flow into the radiator or block the flow.
  • coolant is independently circulated along the first coolant line, and the second coolant line is connected to a radiator so that coolant can be circulated.
  • the first coolant line, the second coolant line, and the radiator are connected in series so that coolant can be circulated.
  • the flow rates of the first coolant pump and the second coolant pump may be adjusted differently, so that a portion of the coolant may be bypassed through the first reservoir tank and the second reservoir tank.
  • coolant is independently circulated along the first coolant line, coolant is independently circulated along the second coolant line, and coolant does not flow into the radiator. It may not be possible.
  • the first coolant line and the second coolant line are connected in series to circulate coolant, and the coolant may not flow to the radiator.
  • first reservoir tank and the second reservoir tank are formed as an integrated reservoir tank, and the internal space of the integrated reservoir tank may be connected to one unit.
  • first reservoir tank and the second reservoir tank have internal spaces divided by a partition wall to separately accommodate cooling water, and a communication hole is formed in the partition wall so that the spaces on both sides of the partition wall can communicate through the communication hole.
  • first reservoir tank and the second reservoir tank have an internal space divided by a partition wall to separately accommodate the coolant, and the upper part of the partition wall is in communication so that the separately received coolant can pass through the upper part of the partition wall. there is.
  • the coolant system of the present invention has the advantage of simplifying the configuration of the cooling line because the reservoir tank is connected to the cooling line through a single flow path in the coolant system for cooling and heating the battery and electrical components of the vehicle.
  • 1 and 2 are configuration diagrams showing one embodiment and another embodiment of a conventional cooling water system.
  • Figure 3 is a configuration diagram showing a cooling water system according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 4 and 5 are a configuration diagram showing a first mode in which coolant is circulated in a coolant system according to an embodiment of the present invention and a conceptual diagram showing an integrated reservoir tank.
  • Figures 6 and 7 are a configuration diagram showing a second mode in which coolant is circulated in a cooling water system according to an embodiment of the present invention and a conceptual diagram showing an integrated reservoir tank.
  • Figure 8 is a configuration diagram showing a third mode in which coolant is circulated in a coolant system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a configuration diagram showing a fourth mode in which coolant is circulated in a coolant system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a configuration diagram showing a cooling water system according to an embodiment of the present invention.
  • the coolant system of the present invention may largely include a first coolant line 100, a second coolant line 200, and a direction change valve 300, and may further include a radiator 400.
  • the first coolant line 100 includes a first reservoir tank 110, a first coolant pump 120, and a battery 130, and can cool the battery 130 as the coolant circulates.
  • the first reservoir tank 110 stores coolant and then replenishes the coolant toward the first coolant pump 120, and the first coolant pump 120 is a device that pumps coolant.
  • the battery 130 is the power source of the vehicle and can be the driving source of various electrical components 230 within the vehicle. Alternatively, the battery 130 may be connected to a fuel cell to store electricity, or may serve to store electricity supplied from an external source or other device.
  • the coolant inlet side of the first coolant pump 120 is connected to the direction change valve 300
  • the coolant discharge side of the first coolant pump 120 is connected to the battery 130
  • the battery 130 is connected to the direction change valve ( 300).
  • the first reservoir tank 110 may be connected to the first connection flow path 111, which is a single flow path in the shape of a “T” branch between the first coolant pump 120 and the direction change valve 300. That is, the first reservoir tank 110 may be connected to the front end of the first coolant pump 120 in the direction of coolant flow. Therefore, through the operation of the first coolant pump 120, the first coolant line 100 passes the coolant through the first coolant pump 120, the battery 130, and the direction change valve 300 in order, and then returns to the first coolant pump. It can flow into (120) and be circulated.
  • the second coolant line 200 includes a second reservoir tank 210, a second coolant pump 220, and electrical components 230, and can cool the electrical components 230 as the coolant circulates.
  • the second reservoir tank 210 stores coolant and then replenishes the coolant toward the second coolant pump 220, and the second coolant pump 220 is a device that pumps coolant.
  • the electrical components 230 may be a drive motor, inverter, charger (OBC; On Board Charger), etc.
  • OBC On Board Charger
  • the second reservoir tank 210 may be connected to the second connection flow path 211, which is a single flow path in the form of a “T” branch between the second coolant pump 220 and the direction change valve 300. That is, the second reservoir tank 210 may be connected to the front end of the second coolant pump 220 in the direction of coolant flow. Therefore, through the operation of the second coolant pump 220, the second coolant line 200 passes the coolant through the second coolant pump 220, the electrical components 230, and the direction change valve 300 in order, and then returns to the second coolant line 200. It may flow into the pump 220 and be circulated.
  • the direction change valve 300 is connected to both the first coolant line 100 and the second coolant line 200, and according to the operation of the direction change valve 300, the first coolant line 100 and the second coolant line ( 200), or may serve to allow coolant to circulate while the connection between the first coolant line 100 and the second coolant line 200 is blocked.
  • the radiator 400 is a heat exchanger that cools coolant using external air, and both sides of the radiator 400 can be connected to the direction change valve 300. And, depending on the operation of the direction change valve 300, coolant may flow to the radiator 400 or the flow may be blocked.
  • Figures 4 and 5 are a configuration diagram showing a first mode in which coolant is circulated in a coolant system according to an embodiment of the present invention and a conceptual diagram showing an integrated reservoir tank.
  • the coolant flows independently along the first coolant line 100 to cool the battery 130, and the second coolant line 200 is connected to the radiator 400 so that the coolant flows independently.
  • the electrical components 230 may be cooled while being circulated. That is, the first coolant line 100 and the second coolant line 200 are separated from each other so that coolant can circulate independently, and the coolant circulated along the second coolant line 200 passes through the radiator 400. It can be cooled by heat exchange with the outside air.
  • the first reservoir tank 110 serves to supplement the insufficient coolant through the first coolant line 100
  • the second reservoir tank 210 serves to supplement the insufficient coolant through the second coolant line 200. can do.
  • bubbles may not be generated inside.
  • Figures 6 and 7 are a configuration diagram showing a second mode in which coolant is circulated in a cooling water system according to an embodiment of the present invention and a conceptual diagram showing an integrated reservoir tank.
  • the first coolant line 100, the second coolant line 200, and the radiator 400 are connected in series to allow coolant to circulate. That is, when both the battery 130 and the electrical components 230 require sufficient cooling, the coolant cooled while passing through the radiator 400 must pass through both the first coolant line 100 and the second coolant line 200. You can.
  • the coolant is supplied from the first coolant pump 120, battery 130, direction change valve 300, second coolant pump 220, electrical components 230, direction change valve 300, radiator 400, It can be passed through the direction change valve 300 in turn and then flowed back into the first coolant pump 120 for circulation.
  • both the first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210 can play a role in replenishing insufficient coolant.
  • first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210 may be formed as one body so that their internal spaces are connected as one. That is, the first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210 are formed as an integrated reservoir tank of a single container, so that the coolant flowing along the first coolant line 100 and the second coolant line 200 is an integrated reservoir. They can be accommodated in a mixed state without being differentiated inside the tank.
  • the internal space of the first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210 is divided by a partition wall 160 to separately accommodate the cooling water, and a communication hole is formed in the partition wall 160 so that both sides of the partition wall 160 The space may be communicated through a communication hole or the upper part of the partition wall 160 may be communicated so that separately received coolant can pass through the upper part of the partition wall 160.
  • the flow rates of the first coolant pump 120 and the second coolant pump 220 are adjusted differently, so that a portion of the coolant flows through the first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210. It can be bypassed. Accordingly, air bubbles generated inside the first coolant line 100 and the second coolant line 200 can escape toward the first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210.
  • Figure 8 is a configuration diagram showing a third mode in which coolant is circulated in a coolant system according to an embodiment of the present invention.
  • the third mode may be the same as the first mode except that the coolant flow toward the radiator 400 is blocked. Therefore, coolant can be independently circulated along the first coolant line 100 and coolant can be independently circulated along the second coolant line 200.
  • Figure 9 is a configuration diagram showing a fourth mode in which coolant is circulated in a coolant system according to an embodiment of the present invention.
  • the fourth mode may be the same as the third mode except that the coolant flow toward the radiator 400 is blocked. Therefore, the first coolant line 100 and the second coolant line 200 are connected in series so that the coolant can circulate. Similarly, in the fourth mode, as in the second mode, a portion of the coolant may be bypassed through the first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210, and the first coolant line 100 and the second coolant line Air bubbles generated inside 200 may escape toward the first reservoir tank 110 and the second reservoir tank 210.

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Abstract

본 발명의 냉각수 시스템은 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각 라인과 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각 라인이 개별로 작동 또는 밸브로 연결되어 연동하여 냉각수가 흐를 수 있도록 구성되되, 각각의 냉각 라인 상에 리저버 탱크를 단일 유로로 연결하여 리저버 내부에서의 기포 발생을 방지할 수 있으며, 아울러 리저버를 통해 냉각수에 발생되는 기포를 제거하기 용이한 냉각수 시스템에 관한 것이다.

Description

냉각수 시스템
본 발명은 냉각수를 순환시켜 차량의 배터리 및 전장부품을 냉각시킬 수 있는 냉각수 시스템에 관한 것이다.
최근 자동차 분야에서 환경 친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제 해결책으로서 각광받고 있는 것이 전기 자동차이다.
전기 자동차는 배터리 또는 연료전지로부터 전력을 공급받아 구동되는 모터를 이용해 주행하기 때문에 탄소 배출이 적고 소음이 작다. 또한, 전기 자동차는 기존의 엔진보다 에너지 효율이 우수한 모터를 사용하기 때문에 친환경적이다.
이러한 전기 자동차는 실내 공조를 위한 냉난방 및 구동 모터, 배터리, 인버터 등 전장부품들의 냉각을 위한 열관리 시스템이 구비된다.
그런데 열관리 시스템에는 차량의 실내 난방과 전장부품의 냉각 및 가열을 위한 냉각수 시스템이 구성되는데, 냉각수 시스템은 냉각수의 순환을 위해 구성되는 부품들의 수가 많고 이들을 연결해주는 배관의 수가 많아서 냉각수 시스템을 조립하는데 공정이 복잡하고 어렵다.
도 1은 종래의 냉각수 시스템의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이 종래에는 제1리저버(RSV1), 제1냉각수 펌프(P1) 및 전장부품(PE)을 포함하고 냉각수가 순환되며 전장부품(PE)을 냉각시키는 전장부품 냉각 라인이 형성된다. 그리고 제2리저버(RSV2), 제2냉각수 펌프(P2) 및 배터리(BATT)를 포함하고 냉각수가 순환되며 배터리(BATT)를 냉각시키는 배터리 냉각 라인이 형성된다. 즉, 개별 냉각 라인에 개별적으로 리저버가 장착된다. 여기에서 리저버에는 냉각수가 유입되는 입구 및 냉각수가 배출되는 출구가 형성되어, 냉각수 라인을 따라 흐르는 냉각수의 유량 전체가 리저버를 통과하게 된다. 그리고 냉각수의 유동 방향으로 냉각수 펌프의 전단에는 리저버가 배치되어 냉각수 펌프로 냉각수가 충분히 공급되도록 하고 있다.
그런데 이러한 냉각수 시스템의 경우 과도한 유량의 냉각수가 리저버를 통과함에 따라 리저버 내부에서 냉각수의 낙차 및 유동 등에 의해 기포가 발생할 수 있다. 그리고 기포는 높은 냉각수 펌프의 유량이 높을 때 높은 압력차가 발생함에 따라 리저버 내부의 공기가 냉각수 펌프 내로 유입되어 냉각수 펌프의 작동이 정지되거나 소음을 발생시킬 수 있으며, 냉각수 펌프의 모터가 과열될 수도 있다.
도 2는 종래의 냉각수 시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이 종래에는 리저버, 냉각수 펌프 및 전장부품을 포함하고 냉각수가 순환되며 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각 라인 상에, "T"자 형의 분기 형태로 냉각 라인에 리저버가 연결되어 있다. 그런데 이러한 경우 리저버를 통해 냉각수에 발생하는 기포를 제거하기 어렵고, 이에 따라 리저버와 냉각 라인 상의 다른 지점을 별도로 연결하여 기포를 제거할 수 있는 디가스 라인(degas line)이 필요하여 배관 및 연결 구성이 복잡해지게 된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
KR 2020-2189058 A (2020.12.03.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각 라인과 전장부품을 냉각시키는 전장부품 냉각 라인이 개별로 작동 또는 밸브로 연결되어 연동하여 냉각수가 흐를 수 있도록 하되, 각각의 냉각 라인 상에 리저버 탱크를 단일 유로로 연결하여 리저버 내부에서의 기포 발생을 방지할 수 있으며, 아울러 리저버를 통해 냉각수에 발생되는 기포를 제거하기 용이한 냉각수 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 시스템은, 제1리저버 탱크, 제1냉각수 펌프 및 배터리를 포함하고, 냉각수가 순환되며 배터리를 냉각시키는 제1냉각수 라인; 제2리저버 탱크, 제2냉각수 펌프 및 전장부품을 포함하고, 냉각수가 순환되며 전장부품을 냉각시키는 제2냉각수 라인; 및 상기 제1냉각수 라인과 제2냉각수 라인에 연결되어, 작동에 따라 상기 제1냉각수 라인과 제2냉각수 라인 간에 냉각수가 연통되도록 하거나 흐름을 차단하는 방향전환밸브; 를 포함하여 이루어지고, 상기 제1리저버 탱크는 냉각수의 유동 방향으로 상기 제1냉각수 펌프의 전단에 단일 유로로 연결되며, 상기 제2리저버 탱크는 냉각수의 유동 방향으로 상기 제2냉각수 펌프의 전단에 단일 유로로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1냉각수 라인은, 냉각수가 상기 제1냉각수 펌프, 배터리 및 방향전환밸브를 차례대로 거쳐 다시 제1냉각수 펌프로 유입되어 순환되도록 구성되고, 상기 제1리저버 탱크는 제1냉각수 펌프와 방향전환밸브의 사이에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2냉각수 라인은, 냉각수가 상기 제2냉각수 펌프, 전장부품 및 방향전환밸브를 차례대로 거쳐 다시 제2냉각수 펌프로 유입되어 순환되도록 구성되고, 상기 제2리저버 탱크는 제2냉각수 펌프와 방향전환밸브의 사이에 연결될 수 있다.
또한, 냉각수가 통과하면서 냉각되는 라디에이터를 더 포함하고, 상기 라디에이터는 방향전환밸브에 연결되며, 상기 방향전환밸브의 작동에 의해 라디에이터로 냉각수가 흐르거나 흐름이 차단될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제1모드에서는, 상기 제1냉각수 라인을 따라 냉각수가 독립적으로 순환되며, 상기 제2냉각수 라인은 라디에이터와 연결되어 냉각수가 순환될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제2모드에서는, 상기 제1냉각수 라인, 제2냉각수 라인 및 라디에이터가 직렬로 연결되어 냉각수가 순환될 수 있다.
또한, 상기 제1냉각수 펌프와 제2냉각수 펌프의 유량이 서로 다르게 조절되어, 상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크를 통해 냉각수의 일부가 바이패스될 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제3모드에서는, 상기 제1냉각수 라인을 따라 냉각수가 독립적으로 순환되고, 상기 제2냉각수 라인을 따라 냉각수가 독립적으로 순환되며, 상기 라디에이터로는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다.
또한, 상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제4모드에서는, 상기 제1냉각수 라인 및 제2냉각수 라인이 직렬로 연결되어 냉각수가 순환되며, 상기 라디에이터로는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크는 일체의 통합 리저버 탱크로 형성되며, 상기 통합 리저버 탱크는 내부 공간이 하나로 연통될 수 있다.
또한, 상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크는 격벽에 의해 내부 공간이 구획되어 냉각수가 분리 수용되되, 상기 격벽에는 연통공이 형성되어 격벽의 양측 공간이 연통공에 의해 연통될 수 있다.
또한, 상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크는 격벽에 의해 내부 공간이 구획되어 냉각수가 분리 수용되되, 상기 격벽의 상부는 연통되어 분리 수용되는 냉각수가 격벽의 상부를 통해 넘어갈 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 냉각수 시스템은 차량의 배터리 및 전장부품의 냉각 및 가열을 위한 냉각수 시스템에서 리저버 탱크가 냉각 라인에 단일 유로로 연결되므로 냉각 라인의 구성이 단순해지는 장점이 있다.
그리고 냉각 라인 상에 리저버 탱크가 단일 유로로 연결되므로, 리저버 내부에서의 기포 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 냉각수에 발생되는 기포를 리저버를 통해 제거하기 용이한 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 냉각수 시스템의 일 실시예 및 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제1모드를 나타낸 구성도 및 통합 리저버 탱크를 나타낸 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제2모드를 나타낸 구성도 및 통합 리저버 탱크를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제3모드를 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제4모드를 나타낸 구성도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템을 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 시스템은 크게 제1냉각수 라인(100), 제2냉각수 라인(200) 및 방향전환밸브(300)를 포함할 수 있으며, 라디에이터(400)를 더 포함할 수 있다.
제1냉각수 라인(100)은 제1리저버 탱크(110), 제1냉각수 펌프(120) 및 배터리(130)를 포함하고, 냉각수가 순환되면서 배터리(130)를 냉각시킬 수 있다. 제1리저버 탱크(110)는 냉각수를 저장하였다가 제1냉각수 펌프(120)쪽으로 냉각수를 보충해주는 역할을 하고, 제1냉각수 펌프(120)는 냉각수를 압송하는 장치이다. 배터리(130)는 차량의 동력원이며, 차량 내 각종 전장부품(230)의 구동원이 될 수 있다. 또는 배터리(130)는 연료전지와 연결되어 전기를 저장하는 역할을 하거나, 외부 또는 다른 장치에서 공급되는 전기를 저장하는 역할을 할 수 있다. 그리고 제1냉각수 펌프(120)의 냉각수 유입측은 방향전환밸브(300)에 연결되고, 제1냉각수 펌프(120)의 냉각수 토출측은 배터리(130)에 연결되며, 배터리(130)는 방향전환밸브(300)와 연결된다. 여기에서 제1리저버 탱크(110)는 제1냉각수 펌프(120)와 방향전환밸브(300)의 사이에 "T"자 분기 형태의 단일 유로인 제1연결 유로(111)로 연결될 수 있다. 즉, 제1리저버 탱크(110)는 냉각수의 유동 방향으로 제1냉각수 펌프(120)의 전단에 연결될 수 있다. 그리하여 제1냉각수 라인(100)은 제1냉각수 펌프(120)의 작동에 의해 냉각수가 제1냉각수 펌프(120), 배터리(130) 및 방향전환밸브(300)를 차례대로 거쳐 다시 제1냉각수 펌프(120)로 유입되어 순환될 수 있다.
제2냉각수 라인(200) 제2리저버 탱크(210), 제2냉각수 펌프(220) 및 전장부품(230)을 포함하고, 냉각수가 순환되면서 전장부품(230)을 냉각시킬 수 있다. 제2리저버 탱크(210)는 냉각수를 저장하였다가 제2냉각수 펌프(220)쪽으로 냉각수를 보충해주는 역할을 하고, 제2냉각수 펌프(220)는 냉각수를 압송하는 장치이다. 전장부품(230)은 구동모터, 인버터, 충전기(OBC; On Board Charger) 등이 될 수 있다. 그리고 제2냉각수 펌프(220)의 냉각수 유입측은 방향전환밸브(300)에 연결되고, 제2냉각수 펌프(220)의 냉각수 토출측은 전장부품(230)에 연결되며, 전장부품(230)은 방향전환밸브(300)와 연결된다. 여기에서 제2리저버 탱크(210)는 2제냉각수 펌프(220)와 방향전환밸브(300)의 사이에 "T"자 분기 형태의 단일 유로인 제2연결 유로(211)로 연결될 수 있다. 즉, 제2리저버 탱크(210)는 냉각수의 유동 방향으로 제2냉각수 펌프(220)의 전단에 연결될 수 있다. 그리하여 제2냉각수 라인(200)은 제2냉각수 펌프(220)의 작동에 의해 냉각수가 제2냉각수 펌프(220), 전장부품(230) 및 방향전환밸브(300)를 차례대로 거쳐 다시 제2냉각수 펌프(220)로 유입되어 순환될 수 있다.
방향전환밸브(300)는 제1냉각수 라인(100)과 제2냉각수 라인(200)에 모두 연결되며, 방향전환밸브(300)의 작동에 따라 제1냉각수 라인(100)과 제2냉각수 라인(200) 간에 냉각수가 연통되도록 하거나, 제1냉각수 라인(100)과 제2냉각수 라인(200) 간의 연결이 차단된 상태에서 각각 냉각수가 순환되도록 하는 역할을 할 수 있다.
라디에이터(400)는 외부 공기를 이용해 냉각수를 냉각시키는 열교환기이며, 라디에이터(400)는 방향전환밸브(300)에 양측이 연결될 수 있다. 그리고 방향전환밸브(300)의 작동에 따라 라디에이터(400)로 냉각수가 흐르거나 흐름이 차단될 수 있다.
이하에서는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 냉각수 시스템에서 방향전환밸브(300)의 작동에 따른 다양한 냉각수의 순환 모드에 대해 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제1모드를 나타낸 구성도 및 통합 리저버 탱크를 나타낸 개념도이다.
도시된 바와 같이 제1모드에서는, 제1냉각수 라인(100)을 따라 냉각수가 독립적으로 유동되며 배터리(130)가 냉각되고, 제2냉각수 라인(200)은 라디에이터(400)와 연결되어 냉각수가 독립적으로 순환되면서 전장부품(230)이 냉각될 수 있다. 즉, 제1냉각수 라인(100)과 제2냉각수 라인(200)은 서로 분리되어 각각 독립적으로 냉각수가 순환될 수 있으며, 제2냉각수 라인(200)을 따라 순환되는 냉각수는 라디에이터(400)를 거치면서 외부 공기와 열교환되어 냉각될 수 있다. 이때, 제1리저버 탱크(110)는 제1냉각수 라인(100)으로 부족한 냉각수를 보충해주는 역할을 하고, 제2리저버 탱크(210)는 제2냉각수 라인(200)으로 부족한 냉각수를 보충해주는 역할을 할 수 있다. 여기에서 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)는 모두 내부를 따라 냉각수가 흐르지 않기 때문에 내부에서 기포가 발생하지 않을 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제2모드를 나타낸 구성도 및 통합 리저버 탱크를 나타낸 개념도이다.
도시된 바와 같이 제2모드에서는, 제1냉각수 라인(100)과 제2냉각수 라인(200)과 라디에이터(400)가 직렬로 연결되어 냉각수가 순환될 수 있다. 즉, 배터리(130)와 전장부품(230) 모두 충분한 냉각이 필요할 때, 라디에이터(400)를 통과하면서 냉각된 냉각수가 제1냉각수 라인(100) 및 제2냉각수 라인(200)을 모두 통과하도록 할 수 있다. 여기에서 냉각수는 제1냉각수 펌프(120), 배터리(130), 방향전환밸브(300), 제2냉각수 펌프(220), 전장부품(230), 방향전환밸브(300), 라디에이터(400), 방향전환밸브(300)를 차례대로 거쳐 다시 제1냉각수 펌프(120)로 유입되어 순환될 수 있다. 여기에서 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)는 모두 부족한 냉각수를 보충해주는 역할을 할 수 있다.
그리고 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)는 일체로 형성되어 내부 공간이 하나로 연통된 형태일 수 있다. 즉, 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)는 단일 용기의 통합 리저버 탱크로 형성되어, 제1냉각수 라인(100)과 제2냉각수 라인(200)을 따라 흐르는 냉각수가 통합 리저버 탱크 내부에서 구분되지 않고 섞여있는 상태로 수용될 수 있다. 또는, 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)는 격벽(160)에 의해 내부 공간이 구획되어 냉각수가 분리 수용되되, 격벽(160)에는 연통공이 형성되어 격벽(160)의 양측 공간이 연통공에 의해 연통되거나 격벽(160)의 상부가 연통되어 분리 수용되는 냉각수가 격벽(160)의 상부를 통해 넘어갈 수 있도록 형성될 수 있다. 여기에서 제2모드에서는 제1냉각수 펌프(120)와 제2냉각수 펌프(220)의 유량이 서로 다르게 조절되어, 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)를 통해 냉각수의 일부가 바이패스 될 수 있다. 그리하여 제1냉각수 라인(100) 및 제2냉각수 라인(200)의 내부에서 발생되는 기포가 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)쪽으로 빠져나올 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제3모드를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이 제3모드에서는, 라디에이터(400) 쪽으로의 냉각수 흐름이 차단된 것을 제외하고 제1모드와 동일할 수 있다. 그리하여 제1냉각수 라인(100)을 따라 냉각수가 독립적으로 순환되고, 제2냉각수 라인(200)을 따라 독립적으로 냉각수가 순환될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 시스템에서 냉각수가 순환되는 제4모드를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이 제4모드에서는, 라디에이터(400) 쪽으로의 냉각수 흐름이 차단된 것을 제외하고 제3모드와 동일할 수 있다. 그리하여 제1냉각수 라인(100)과 제2냉각수 라인(200)이 직렬로 연결되어 냉각수가 순환될 수 있다. 마찬가지로 제4모드에서는 제2모드에서와 같이 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)를 통해 냉각수의 일부가 바이패스 될 수 있으며, 제1냉각수 라인(100) 및 제2냉각수 라인(200)의 내부에서 발생되는 기포가 제1리저버 탱크(110)와 제2리저버 탱크(210)쪽으로 빠져나올 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 : 제1냉각수 라인, 110 : 제1리저버 탱크
111 : 제1연결 유로, 120 : 제1냉각수 펌프
130 : 배터리, 160 : 격벽, 200 : 제2냉각수 라인
210 : 제2리저버 탱크, 211 : 제2연결 유로
220 : 제2냉각수 펌프, 230 : 전장부품
300 : 방향전환밸브, 400 : 라디에이터

Claims (12)

  1. 제1리저버 탱크, 제1냉각수 펌프 및 배터리를 포함하고, 냉각수가 순환되며 배터리를 냉각시키는 제1냉각수 라인;
    제2리저버 탱크, 제2냉각수 펌프 및 전장부품을 포함하고, 냉각수가 순환되며 전장부품을 냉각시키는 제2냉각수 라인; 및
    상기 제1냉각수 라인과 제2냉각수 라인에 연결되어, 작동에 따라 상기 제1냉각수 라인과 제2냉각수 라인 간에 냉각수가 연통되도록 하거나 제1냉각수 라인과 제2냉각수 라인 간의 연결이 차단된 상태에서 각각 냉각수가 순환되도록 하는 방향전환밸브; 를 포함하여 이루어지고,
    상기 제1리저버 탱크는 냉각수의 유동 방향으로 상기 제1냉각수 펌프의 전단에 단일 유로로 연결되며, 상기 제2리저버 탱크는 냉각수의 유동 방향으로 상기 제2냉각수 펌프의 전단에 단일 유로로 연결된 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1냉각수 라인은,
    냉각수가 상기 제1냉각수 펌프, 배터리 및 방향전환밸브를 차례대로 거쳐 다시 제1냉각수 펌프로 유입되어 순환되도록 구성되고,
    상기 제1리저버 탱크는 제1냉각수 펌프와 방향전환밸브의 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2냉각수 라인은,
    냉각수가 상기 제2냉각수 펌프, 전장부품 및 방향전환밸브를 차례대로 거쳐 다시 제2냉각수 펌프로 유입되어 순환되도록 구성되고,
    상기 제2리저버 탱크는 제2냉각수 펌프와 방향전환밸브의 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    냉각수가 통과하면서 냉각되는 라디에이터를 더 포함하고,
    상기 라디에이터는 방향전환밸브에 연결되며, 상기 방향전환밸브의 작동에 의해 라디에이터로 냉각수가 흐르거나 흐름이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제1모드에서는,
    상기 제1냉각수 라인을 따라 냉각수가 독립적으로 순환되며, 상기 제2냉각수 라인은 라디에이터와 연결되어 냉각수가 독립적으로 순환되는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제2모드에서는,
    상기 제1냉각수 라인, 제2냉각수 라인 및 라디에이터가 직렬로 연결되어 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1냉각수 펌프와 제2냉각수 펌프의 유량이 서로 다르게 조절되어, 상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크를 통해 냉각수의 일부가 바이패스되는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제3모드에서는,
    상기 제1냉각수 라인을 따라 냉각수가 독립적으로 순환되고, 상기 제2냉각수 라인을 따라 냉각수가 독립적으로 순환되며, 상기 라디에이터로는 냉각수가 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 방향전환밸브의 작동에 의한 제4모드에서는,
    상기 제1냉각수 라인 및 제2냉각수 라인이 직렬로 연결되어 냉각수가 순환되며, 상기 라디에이터로는 냉각수가 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크는 일체의 통합 리저버 탱크로 형성되며, 상기 통합 리저버 탱크는 내부 공간이 하나로 연통된 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크는 격벽에 의해 내부 공간이 구획되어 냉각수가 분리 수용되되, 상기 격벽에는 연통공이 형성되어 격벽의 양측 공간이 연통공에 의해 연통된 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1리저버 탱크와 제2리저버 탱크는 격벽에 의해 내부 공간이 구획되어 냉각수가 분리 수용되되, 상기 격벽의 상부는 연통되어 분리 수용되는 냉각수가 격벽의 상부를 통해 넘어갈 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템.
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