特許 7357498 車両用熱管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-28

(45)【発行日】2023-10-06

(54)【発明の名称】車両用熱管理システム

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20230929BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20230929BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20230929BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20230929BHJP

   H01M 10/6567 20140101ALI20230929BHJP

   H01M 10/655 20140101ALI20230929BHJP

   H01M 10/66 20140101ALI20230929BHJP

   F01P 3/12 20060101ALI20230929BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20230929BHJP

   F01P 3/22 20060101ALI20230929BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 651B

B60H1/22 651C

B60H1/22 651A

H01M10/613

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/6567

H01M10/655

H01M10/66

F01P3/12

F01P3/20 B

F01P3/20 H

F01P3/22 C

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019175760

(22)【出願日】2019-09-26

(65)【公開番号】P2021000970

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-03-30

(31)【優先権主張番号】10-2019-0074084

(32)【優先日】2019-06-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】591251636

【氏名又は名称】現代自動車株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(73)【特許権者】

【識別番号】500518050

【氏名又は名称】起亞株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＫＩＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100164688

【弁理士】

【氏名又は名称】金川 良樹

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジェヨン

【審査官】奈須 リサ

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０５４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８５１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３１２０３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０６４６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２９７２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３６８４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０２４５３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２２３８６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｈ １／００－３／０６

Ｈ０１Ｍ １０／００－１０／６６７

Ｆ０１Ｐ ３／００－３／２２

Ｂ６０Ｋ １１／００、１１／０２、１１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却水ラインで連結されるラジエータ、第１ウォーターポンプ、第１バルブ、およびリザーバタンクを含み、前記冷却水ラインに備えられる少なくとも１つの電装品を冷却するように、前記冷却水ラインに冷却水を循環させる冷却装置と、
前記リザーバタンクと第２バルブを介して連結されるバッテリ冷却水ラインと、前記バッテリ冷却水ラインで連結される第２ウォーターポンプ、およびバッテリモジュールを含み、前記バッテリモジュールに冷却水を循環させるバッテリ冷却装置と、
前記第２バルブを介して前記バッテリ冷却水ラインと連結される分岐ラインに備えられ、エアコン装置の冷媒ラインと冷媒連結ラインを介して連結され、前記分岐ラインに選択的に供給された冷却水を、前記エアコン装置から選択的に供給された冷媒と熱交換させて冷却水の温度を調節するチラーと、
前記電装品を通過しながら温度が上昇した冷却水が供給されるように、前記冷却水ライン、および前記分岐ラインと第１、および第２連結ラインを介して連結されたヒータを含む暖房回路とを含み、
前記エアコン装置は、
前記冷媒ラインを介して連結される蒸発器と、車両の冷房、暖房、および除湿モードに応じて、前記蒸発器を通過した外気が前記ヒータに選択的に流入するように調節する開閉ドアが内部に備えられたＨＶＡＣモジュールと、
前記冷却水ラインと連結されて内部に冷却水が循環し、前記冷媒ラインを介して供給された冷媒を冷却水と熱交換させるコンデンサと、
前記蒸発器と前記コンデンサとの間で前記冷媒ラインを介して連結される圧縮機と、
前記コンデンサと前記蒸発器との間で前記冷媒ラインに備えられるサブコンデンサと、
前記サブコンデンサと前記蒸発器との間で前記冷媒ラインに備えられる第１膨張バルブと、
前記冷媒連結ラインに備えられる第２膨張バルブとを含み、
車両の冷房モードで前記バッテリモジュールを冷却する場合、
前記冷却装置では、前記第１ウォーターポンプの作動により前記冷却水ラインに冷却水が循環し、
前記第１連結ラインが前記第１バルブの作動により閉鎖され、前記第２連結ラインが閉鎖され、
前記バッテリ冷却装置では、前記第２バルブの作動により前記分岐ラインが開放され、前記分岐ラインを基準として前記リザーバタンクと連結された前記バッテリ冷却水ラインが閉鎖された状態で、前記第２ウォーターポンプの作動により前記バッテリ冷却水ラインと前記分岐ラインに沿って冷却水が循環し、
前記エアコン装置では、前記第１膨張バルブの作動により前記サブコンデンサと前記蒸発器とを連結する前記冷媒ラインが開放され、
前記第２膨張バルブの作動により前記冷媒連結ラインが開放され、
前記第２膨張バルブは、前記冷媒連結ラインに供給される冷媒を膨張させて前記チラーに供給することを特徴とする車両用熱管理システム。

【請求項2】

前記第１連結ラインの一端は、前記第１バルブを介して前記冷却水ラインと連結され、前記第１連結ラインの他端は、前記ヒータと連結され、
前記第２連結ラインの一端は、前記第２バルブと前記チラーとの間で前記分岐ラインに連結され、前記第２連結ラインの他端は、前記ヒータと連結され、
前記ヒータは、前記エアコン装置に含まれているＨＶＡＣモジュールの内部に備えられることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。

【請求項3】

前記バッテリ冷却装置は、
前記バッテリモジュールと前記第２バルブとの間で前記バッテリ冷却水ラインに備えられる冷却水加熱器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。

【請求項4】

前記バッテリモジュールを昇温させる場合、
前記分岐ラインは、前記第２バルブの作動により開放され、
前記分岐ラインを基準として前記リザーバタンクと連結された前記バッテリ冷却水ラインが閉鎖され、
前記第２ウォーターポンプの作動により前記バッテリ冷却水ラインと前記分岐ラインに沿って冷却水が循環し、
前記冷却水加熱器は、前記バッテリ冷却水ラインと前記分岐ラインに沿って前記バッテリモジュールに供給される冷却水を加熱するように作動することを特徴とする請求項３に記載の車両用熱管理システム。

【請求項5】

前記冷媒連結ラインの一端は、前記サブコンデンサと前記第１膨張バルブとの間で前記冷媒ラインに連結され、
前記冷媒連結ラインの他端は、前記蒸発器と前記圧縮機との間で前記冷媒ラインに連結されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。

【請求項6】

前記チラーと前記コンデンサは、水冷式熱交換器であり、前記サブコンデンサは、空冷式熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。

【請求項7】

前記ＨＶＡＣモジュールは、
前記ヒータを通過した外気を選択的に加熱するように、前記ヒータを挟んで、前記蒸発器の反対側に備えられる空気加熱器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。

【請求項8】

前記空気加熱器は、
前記ヒータに供給された冷却水の温度が室内暖房の目標温度より低い場合、前記ヒータを通過した外気の温度を上昇させるために作動することを特徴とする請求項７に記載の車両用熱管理システム。

【請求項9】

冷却水ラインで連結されるラジエータ、第１ウォーターポンプ、第１バルブ、およびリザーバタンクを含み、前記冷却水ラインに備えられる少なくとも１つの電装品を冷却するように、前記冷却水ラインに冷却水を循環させる冷却装置と、
前記リザーバタンクと第２バルブを介して連結されるバッテリ冷却水ラインと、前記バッテリ冷却水ラインで連結される第２ウォーターポンプ、およびバッテリモジュールを含み、前記バッテリモジュールに冷却水を循環させるバッテリ冷却装置と、
前記第２バルブを介して前記バッテリ冷却水ラインと連結される分岐ラインに備えられ、エアコン装置の冷媒ラインと冷媒連結ラインを介して連結され、前記分岐ラインに選択的に供給された冷却水を、前記エアコン装置から選択的に供給された冷媒と熱交換させて冷却水の温度を調節するチラーと、
前記電装品を通過しながら温度が上昇した冷却水が供給されるように、前記冷却水ライン、および前記分岐ラインと第１、および第２連結ラインを介して連結されたヒータを含む暖房回路とを含み、
前記電装品と前記バッテリモジュールを冷却する場合、
前記第１、および第２連結ラインと前記分岐ラインが前記第１、および第２バルブの作動により閉鎖され、
前記ラジエータで冷却されて前記リザーバタンクに貯蔵された冷却水は、前記第１ウォーターポンプの作動により前記電装品に供給され、
前記第２バルブの作動により前記リザーバタンクと連結された前記バッテリ冷却水ラインには、前記リザーバタンクに貯蔵された冷却水が循環しながら、前記バッテリモジュールに供給されることを特徴とする車両用熱管理システム。

【請求項10】

冷却水ラインで連結されるラジエータ、第１ウォーターポンプ、第１バルブ、およびリザーバタンクを含み、前記冷却水ラインに備えられる少なくとも１つの電装品を冷却するように、前記冷却水ラインに冷却水を循環させる冷却装置と、
前記リザーバタンクと第２バルブを介して連結されるバッテリ冷却水ラインと、前記バッテリ冷却水ラインで連結される第２ウォーターポンプ、およびバッテリモジュールを含み、前記バッテリモジュールに冷却水を循環させるバッテリ冷却装置と、
前記第２バルブを介して前記バッテリ冷却水ラインと連結される分岐ラインに備えられ、エアコン装置の冷媒ラインと冷媒連結ラインを介して連結され、前記分岐ラインに選択的に供給された冷却水を、前記エアコン装置から選択的に供給された冷媒と熱交換させて冷却水の温度を調節するチラーと、
前記電装品を通過しながら温度が上昇した冷却水が供給されるように、前記冷却水ライン、および前記分岐ラインと第１、および第２連結ラインを介して連結されたヒータを含む暖房回路とを含み、
車両の暖房モードで前記電装品の廃熱を回収する場合、
前記第１バルブの作動により前記第１連結ラインが開放され、前記第２連結ラインが開放され、
前記冷却装置では、前記第１連結ラインを基準として前記ラジエータと連結された前記冷却水ラインと、前記ラジエータと前記リザーバタンクとを連結する前記冷却水ラインが閉鎖され、
前記第２バルブの作動により前記分岐ラインが開放され、前記分岐ラインを基準として前記リザーバタンクと連結される前記バッテリ冷却水ラインを除いた残りの前記バッテリ冷却水ラインが閉鎖され、
前記第１ウォーターポンプの作動により前記電装品を通過しながら温度が上昇した冷却水は、前記ラジエータの通過なしに、前記第１連結ラインに沿って前記ヒータに供給され、
前記ヒータから排出された冷却水は、前記第２連結ラインに沿って前記分岐ラインに流入し、開放された前記バッテリ冷却水ラインを介して前記リザーバタンクに流入することを特徴とする車両用熱管理システム。

【請求項11】

前記第１バルブは、
前記電装品が過熱する場合、前記ラジエータと連結される前記冷却水ラインを開放して、前記電装品を通過した冷却水中、一部の冷却水を前記第１連結ラインに流入させ、残りの冷却水を前記ラジエータに流入させることを特徴とする請求項１０に記載の車両用熱管理システム。

【請求項12】

前記第１、および第２バルブは、流量の分配が可能な３－Ｗａｙであることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。

【請求項13】

前記電装品は、
モータ、または電力制御装置、またはインバータ、または充電器（Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｃｈａｒｇｅｒ、ＯＢＣ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用熱管理システムに関し、より詳細には、冷媒と冷却水が熱交換される１つのチラーを用いてバッテリモジュールの温度を調節し、電装品から発生した廃熱を利用して暖房効率を向上させるようにする車両用熱管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

最近は、環境問題とエネルギー資源問題が重要視されている中、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が未来の運送手段として注目されている。電気自動車は、充電または放電可能な複数の二次電池（ｃｅｌｌ）が１つのパック（ｐａｃｋ）に形成されたバッテリモジュールを主動力源として用いるため、排気ガスが全くなく、騒音が非常に小さい。

【0003】

このような電気自動車は、バッテリモジュールから供給された電力により作動する駆動モータで駆動される。また、電気自動車には、便宜装置のための複数の電子装置と共に、駆動モータを制御および管理し、バッテリモジュールを充電するための電装品が備えられる。

【0004】

一方、電気自動車の主動力源として用いられる駆動モータと共に、バッテリ、および電装品は発熱量が非常に大きいため、効率的な冷却が要求されることから、電装品とバッテリモジュールの効率的な温度管理は非常に重要な問題といえる。

【0005】

従来は、電装品、およびバッテリモジュールの温度調節のために別途の冷却システムを適用していたが、電装品とバッテリモジュールの大きさに応じて容量を増大させなければならないことから、空間の制約が発生する問題点がある。また、各冷却システムの容量が増大する場合、冷却システムの稼働に要求される電力が増加する問題点もある。

【0006】

これにより、電気自動車では、電装品、およびバッテリモジュールの耐久性を確保しながらエネルギー効率を極大化させるために、電装品、およびバッテリの温度調節と共に、電装品から発生する廃熱を効率的に使用するための技術開発が要求されている。
この背景技術部分に記載の事項は発明の背景に対する理解を増進させるために作成されたものであり、この技術の属する分野における通常の知識を有する者にすでに知られた従来技術でない事項を含むことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、冷媒と冷却水が熱交換される１つのチラーを用いてバッテリモジュールの温度を調節し、電装品から発生した廃熱を回収して室内暖房に使用することによって、暖房効率を向上させるようにする車両用熱管理システムを提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するための、本発明の実施例による車両用熱管理システムは、冷却水ラインで連結されるラジエータ、第１ウォーターポンプ、第１バルブ、およびリザーバタンクを含み、前記冷却水ラインに備えられる少なくとも１つの電装品を冷却するように、前記冷却水ラインに冷却水を循環させる冷却装置と、前記リザーバタンクと第２バルブを介して連結されるバッテリ冷却水ラインと、前記バッテリ冷却水ラインで連結される第２ウォーターポンプ、およびバッテリモジュールを含み、前記バッテリモジュールに冷却水を循環させるバッテリ冷却装置と、前記第２バルブを介して前記バッテリ冷却水ラインと連結される分岐ラインに備えられ、エアコン装置の冷媒ラインと冷媒連結ラインを介して連結され、前記分岐ラインに選択的に供給された冷却水を、前記エアコン装置から選択的に供給された冷媒と熱交換させて冷却水の温度を調節するチラーと、前記電装品を通過しながら温度が上昇した冷却水が供給されるように、前記冷却水ライン、および前記分岐ラインと第１、および第２連結ラインを介して連結されたヒータを含む暖房回路とを含む。

【0009】

前記第１連結ラインの一端は、前記第１バルブを介して前記冷却水ラインと連結され、前記第１連結ラインの他端は、前記ヒータと連結され、前記第２連結ラインの一端は、前記第２バルブと前記チラーとの間で前記分岐ラインに連結され、前記第２連結ラインの他端は、前記ヒータと連結され、前記ヒータは、前記エアコン装置に含まれているＨＶＡＣモジュールの内部に備えられる。

【0010】

前記バッテリ冷却装置は、前記バッテリモジュールと前記第２バルブとの間で前記バッテリ冷却水ラインに備えられる冷却水加熱器をさらに含んでもよい。

【0011】

前記バッテリモジュールを昇温させる場合、前記分岐ラインは、前記第２バルブの作動により開放され、前記分岐ラインを基準として前記リザーバタンクと連結された前記バッテリ冷却水ラインが閉鎖され、前記第２ウォーターポンプの作動により前記バッテリ冷却水ラインと前記分岐ラインに沿って冷却水が循環し、前記冷却水加熱器は、前記バッテリ冷却水ラインと前記分岐ラインに沿って前記バッテリモジュールに供給される冷却水を加熱するように作動できる。

【0012】

前記エアコン装置は、前記冷媒ラインを介して連結される蒸発器と、車両の冷房、暖房、および除湿モードに応じて、前記蒸発器を通過した外気が前記ヒータに選択的に流入するように調節する開閉ドアが内部に備えられたＨＶＡＣモジュールと、前記冷却水ラインと連結されて内部に冷却水が循環し、前記冷媒ラインを介して供給された冷媒を冷却水と熱交換させるコンデンサと、前記蒸発器と前記コンデンサとの間で前記冷媒ラインを介して連結される圧縮機と、前記コンデンサと前記蒸発器との間で前記冷媒ラインに備えられるサブコンデンサと、前記サブコンデンサと前記蒸発器との間で前記冷媒ラインに備えられる第１膨張バルブと、前記冷媒連結ラインに備えられる第２膨張バルブとを含むことができる。

【0013】

前記冷媒連結ラインの一端は、前記サブコンデンサと前記第１膨張バルブとの間で前記冷媒ラインに連結され、前記冷媒連結ラインの他端は、前記蒸発器と前記圧縮機との間で前記冷媒ラインに連結される。

【0014】

前記チラーと前記コンデンサは、水冷式熱交換器であり、前記サブコンデンサは、空冷式熱交換器であってもよい。

【0015】

前記ＨＶＡＣモジュールは、前記ヒータを通過した外気を選択的に加熱するように、前記ヒータを挟んで、前記蒸発器の反対側に備えられる空気加熱器をさらに含んでもよい。

【0016】

前記空気加熱器は、前記ヒータに供給された冷却水の温度が室内暖房の目標温度より低い場合、前記ヒータを通過した外気の温度を上昇させるために作動できる。

【0017】

車両の冷房モードで前記バッテリモジュールを冷却する場合、前記冷却装置では、前記第１ウォーターポンプの作動により前記冷却水ラインに冷却水が循環し、前記第１連結ラインが前記第１バルブの作動により閉鎖され、前記第２連結ラインが閉鎖され、前記バッテリ冷却装置では、前記第２バルブの作動により前記分岐ラインが開放され、前記分岐ラインを基準として前記リザーバタンクと連結された前記バッテリ冷却水ラインが閉鎖された状態で、前記第２ウォーターポンプの作動により前記バッテリ冷却水ラインと前記分岐ラインに沿って冷却水が循環し、前記エアコン装置では、前記第１膨張バルブの作動により前記サブコンデンサと前記蒸発器とを連結する前記冷媒ラインが開放され、前記第２膨張バルブの作動により前記冷媒連結ラインが開放され、前記第２膨張バルブは、前記冷媒連結ラインに供給される冷媒を膨張させて前記チラーに供給することができる。

【0018】

前記電装品と前記バッテリモジュールを冷却する場合、前記第１、および第２連結ラインと前記分岐ラインが前記第１、および第２バルブの作動により閉鎖され、前記ラジエータで冷却されて前記リザーバタンクに貯蔵された冷却水は、前記第１ウォーターポンプの作動により前記電装品に供給され、前記第２バルブの作動により前記リザーバタンクと連結された前記バッテリ冷却水ラインには、前記リザーバタンクに貯蔵された冷却水が循環しながら、前記バッテリモジュールに供給される。

【0019】

車両の暖房モードで前記電装品の廃熱を回収する場合、前記第１バルブの作動により前記第１連結ラインが開放され、前記第２連結ラインが開放され、前記冷却装置では、前記第１連結ラインを基準として前記ラジエータと連結された前記冷却水ラインと、前記ラジエータと前記リザーバタンクとを連結する前記冷却水ラインが閉鎖され、前記第２バルブの作動により前記分岐ラインが開放され、前記分岐ラインを基準として前記リザーバタンクと連結される前記バッテリ冷却水ラインを除いた残りの前記バッテリ冷却水ラインが閉鎖され、前記第１ウォーターポンプの作動により前記電装品を通過しながら温度が上昇した冷却水は、前記ラジエータの通過なしに、前記第１連結ラインに沿って前記ヒータに供給され、前記ヒータから排出された冷却水は、前記第２連結ラインに沿って前記分岐ラインに流入し、開放された前記バッテリ冷却水ラインを介して前記リザーバタンクに流入することができる。

【0020】

前記第１バルブは、前記電装品が過熱する場合、前記ラジエータと連結される前記冷却水ラインを開放して、前記電装品を通過した冷却水中、一部の冷却水を前記第１連結ラインに流入させ、残りの冷却水を前記ラジエータに流入させることができる。

【0021】

前記第１、および第２バルブは、流量の分配が可能な３－Ｗａｙであってもよい。

【0022】

前記電装品は、モータ、または電力制御装置、またはインバータ、または充電器（Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｃｈａｒｇｅｒ、ＯＢＣ）を含むことができる。

【発明の効果】

【0023】

上述のように、本発明の実施例による車両用熱管理システムによれば、冷却水と冷媒が熱交換される１つのチラーを用いて、車両のモードに応じてバッテリモジュールの温度を調節し、冷却水を用いて車両室内の暖房を実現することによって、全体システムの簡素化および単純化を図ることができる。
また、本発明は、電装品から発生した廃熱を回収して室内暖房に使用することによって、暖房効率を向上させることができる。
また、本発明は、バッテリモジュールの温度を効率的に調節することによって、バッテリモジュールの最適性能発揮が可能になり、効率的なバッテリモジュールの管理により車両の全体的な走行距離を増加させることができる。
さらに、全体システムの簡素化により製作コストの節減および重量縮小が可能であり、空間活用性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施例による車両用熱管理システムのブロック構成図である。

【図2】本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、ラジエータを用いて電装品とバッテリモジュールを冷却させることに関する作動状態図である。

【図3】本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、車両の冷房モード時に冷媒を用いてバッテリモジュールを冷却させることに関する作動状態図である。

【図4】本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、車両の暖房モード時における電装品の廃熱回収に関する作動状態図である。

【図5】本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、車両の暖房モード時における電装品の廃熱回収および冷却に関する作動状態図である。

【図6】本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、バッテリモジュールの昇温に関する作動状態図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の好ましい実施例を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。

【0026】

これに先立ち、本明細書に記載の実施例と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎないだけであり、本発明の技術的な思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

【0027】

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付す。

【0028】

図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図面に示されたところに限定されず、様々な部分および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。

【0029】

そして、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。

【0030】

また、明細書に記載の「．．．ユニット」、「．．．手段」、「．．．部」、「．．．部材」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作をする包括的な構成の単位を意味する。

【0031】

図１は、本発明の実施例による車両用熱管理システムのブロック構成図である。

【0032】

本発明の実施例による車両用熱管理システムは、冷媒と冷却水が熱交換される１つのチラー４０を用いてバッテリモジュール２４の温度を調節し、電装品１５から発生した廃熱を回収して室内暖房に使用することができる。

【0033】

このような熱管理システムは、電気自動車に適用可能である。

【0034】

図１を参照すれば、前記熱管理システムは、冷却装置１０と、バッテリ冷却装置２０と、暖房回路３０と、チラー４０とを含むことができる。

【0035】

まず、前記冷却装置１０は、冷却水ライン１１で連結されるラジエータ１２、第１ウォーターポンプ１４、第１バルブＶ１、およびリザーバタンク１６を含む。

【0036】

前記ラジエータ１２は車両の前方に配置され、後方にはクーリングファン１３が備えられ、前記クーリングファン１３の作動と外気との熱交換により冷却水を冷却する。

【0037】

また、前記電装品１５は、電力制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＥＰＣＵ）、モータ、インバータ、または充電器（Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｃｈａｒｇｅｒ、ＯＢＣ）を含むことができる。

【0038】

このように構成される前記電装品１５は、前記冷却水ライン１１に備えられて水冷式で冷却できる。

【0039】

これにより、車両の暖房モードで前記電装品１５の廃熱を回収する場合には、前記電力制御装置、モータ、インバータ、または充電器から発生した熱を回収することができる。

【0040】

このような冷却装置１０は、前記冷却水ライン１１に備えられる前記電装品１５に冷却水が供給されるように、前記冷却水ライン１１に冷却水を循環させることができる。

【0041】

前記バッテリ冷却装置２０は、前記リザーバタンク１６と第２バルブＶ２を介して連結されるバッテリ冷却水ライン２１と、前記バッテリ冷却水ライン２１で連結される第２ウォーターポンプ２２、およびバッテリモジュール２４を含む。

【0042】

このようなバッテリ冷却装置２０は、前記第２ウォーターポンプ２２の作動により前記バッテリモジュール２４に選択的に冷却水を循環させることができる。

【0043】

ここで、前記第１、および第２ウォーターポンプ１４、２２は、電動式ウォーターポンプであってもよい。

【0044】

一方、前記バッテリ冷却装置２０は、前記バッテリモジュール２４と前記第２バルブＶ２との間で前記バッテリ冷却水ライン２１に備えられる冷却水加熱器２６をさらに含んでもよい。

【0045】

前記冷却水加熱器２６は、前記バッテリモジュール２４に供給される冷却水の温度が目標温度より低い場合に作動して、前記バッテリ冷却水ライン２１で循環する冷却水を加熱することができる。これにより、前記冷却水加熱器２６を通過しながら温度が上昇した冷却水は、前記バッテリモジュール２４に供給され、前記バッテリモジュール２４の温度を上昇させることができる。

【0046】

つまり、前記冷却水加熱器２６は、前記バッテリモジュール２４の温度を上昇させる場合に選択的に作動できる。

【0047】

本実施例において、前記チラー４０は、前記第２バルブＶ２を介して前記バッテリ冷却水ライン２１と連結される分岐ライン３１に備えられる。

【0048】

このようなチラー４０は、エアコン装置５０の冷媒ライン５１と冷媒連結ライン６１を介して連結される。つまり、前記チラー４０は、内部に冷却水が流入する水冷式熱交換器であってもよい。

【0049】

これにより、前記チラー４０は、前記分岐ライン３１に選択的に供給された冷却水を、前記エアコン装置５０から選択的に供給された冷媒と熱交換させて冷却水の温度を調節することができる。

【0050】

そして、前記暖房回路３０は、前記電装品１５を通過しながら温度が上昇した冷却水が供給されるように、前記冷却水ライン１１、および前記分岐ライン３１と第１、および第２連結ライン３３、３５を介して連結されたヒータ５２ａを含む。

【0051】

ここで、前記第１連結ライン３３の一端は、前記第１バルブＶ１を介して前記冷却水ライン１１と連結され、前記第１連結ライン３３の他端は、前記ヒータ５２ａと連結される。

【0052】

前記第２連結ライン３５の一端は、前記第２バルブＶ２と前記チラー４０との間で前記分岐ライン３１に連結され、前記第２連結ライン３５の他端は、前記ヒータ５２ａと連結される。

【0053】

また、前記ヒータ５２ａは、前記エアコン装置５０に含まれているＨＶＡＣモジュール５２の内部に備えられる。

【0054】

これにより、前記暖房回路３０は、車両室内を暖房する場合、前記第１、および第２バルブＶ１、Ｖ２の作動によりそれぞれ開放された前記分岐ライン３１、および前記第１連結ライン３３と、開放された前記第２連結ライン３５を介して高温の冷却水を前記ヒータ５２ａに供給することができる。

【0055】

本実施例において、前記エアコン装置５０は、前記冷媒ライン５１を介して連結される前記ＨＶＡＣモジュール（Ｈｅａｔｉｎｇ、Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ、ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）５２、コンデンサ５３、サブコンデンサ５４、第１膨張バルブ５５、蒸発器５６、および圧縮機５９を含む。

【0056】

まず、前記ＨＶＡＣモジュール５２は、前記冷媒ライン５１を介して連結される前記蒸発器５６と、車両の冷房、暖房、および暖房／除湿モードに応じて、前記蒸発器５６を通過した外気が前記ヒータ５２ａに選択的に流入するように調節する開閉ドア５２ｂが内部に備えられる。

【0057】

つまり、前記開閉ドア５２ｂは、車両の暖房モードで前記蒸発器５６を通過した外気が前記ヒータ５２ａに流入するように開放される。逆に、車両の冷房モードで、前記開閉ドア５２ｂは、前記蒸発器５６を通過しながら冷却された外気が車両の内部に直ちに流入するように前記ヒータ５２ａ側を閉鎖する。

【0058】

ここで、前記ＨＶＡＣモジュール５２は、前記ヒータ５２ａを通過した外気を選択的に加熱するように、前記ヒータ５２ａを挟んで、前記蒸発器５６の反対側に備えられる空気加熱器５２ｃをさらに含んでもよい。

【0059】

前記空気加熱器５２ｃは、前記ヒータ５２ａに供給された冷却水の温度が室内暖房の目標温度より低い場合、前記ヒータ５２ａを通過した外気の温度を上昇させるために作動できる。

【0060】

本実施例において、前記コンデンサ５３は、前記冷媒ライン５１と連結されて冷媒が通過し、前記冷却装置１０を循環する冷却水が通過するように前記冷却水ライン１１と連結される。

【0061】

このようなコンデンサ５３は、前記冷却水ライン１１を介して供給された冷却水と熱交換により冷媒を凝縮させることができる。つまり、前記コンデンサ５３は、内部に冷却水が流入する水冷式熱交換器であってもよい。

【0062】

このように構成される、前記コンデンサ５３は、前記圧縮機５９から供給された冷媒を、前記冷却装置１０から供給される冷却水と熱交換させて冷媒を凝縮させることができる。

【0063】

本実施例において、前記サブコンデンサ５４は、前記コンデンサ５３と前記蒸発器５６との間で前記冷媒ライン５１に備えられる。

【0064】

ここで、前記サブコンデンサ５４は、前記コンデンサ５３で凝縮された冷媒を外気と熱交換により追加的に凝縮させることができる。つまり、前記サブコンデンサ５４は、前記ラジエータ１２の前方に配置されて、内部に流入した冷媒を外気と相互熱交換させる。

【0065】

つまり、前記サブコンデンサ５４は、外気を用いて冷媒を凝縮する空冷式熱交換器であってもよい。

【0066】

このように、前記サブコンデンサ５４は、前記コンデンサ５３で凝縮された冷媒をさらに凝縮させることによって、冷媒のサブクールを増大させることができ、これによって、圧縮機の所要動力に対する冷房能力の係数であるＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が向上できる。

【0067】

前記第１膨張バルブ５５は、前記サブコンデンサ５４と前記蒸発器５６との間で前記冷媒ライン５１に備えられる。前記第１膨張バルブ５５は、前記サブコンデンサ５４を通過した冷媒が供給されて膨張させる。

【0068】

本実施例において、前記冷媒連結ライン６１の一端は、前記サブコンデンサ５４と前記第１膨張バルブ５５との間で前記冷媒ライン５１に連結される。そして、前記冷媒連結ライン６１の他端は、前記蒸発器５６と前記圧縮機５９との間で前記冷媒ライン５１に連結される。

【0069】

ここで、前記冷媒連結ライン６１には第２膨張バルブ６３が備えられる。前記第２膨張バルブ６３は、冷媒で前記バッテリモジュール２４を冷却する場合、前記冷媒連結ライン６１を介して流入する冷媒を膨張させて前記チラー４０に流入させることができる。

【0070】

ここで、前記第２膨張バルブ６３は、車両の冷房モードで冷媒を用いて前記バッテリモジュール２４を冷却する場合に冷媒を膨張させるように作動する。

【0071】

このような第２膨張バルブ６３は、前記サブコンデンサ５４から排出された冷媒を膨張させてその温度を低下させた状態で前記チラー４０に流入させることによって、前記チラー４０の内部を通過する冷却水の水温をさらに低下させることができる。

【0072】

これにより、前記バッテリモジュール２４には、前記チラー４０を通過しながら水温が低くなった冷却水が流入してより効率的に冷却できる。

【0073】

そして、前記圧縮機５９は、前記蒸発器５６と前記コンデンサ５３との間で前記冷媒ライン５１を介して連結される。このような圧縮機５９は、気体状態の冷媒を圧縮させ、圧縮された冷媒を前記コンデンサ５３に供給することができる。

【0074】

ここで、前記第１、および第２膨張バルブ５５、６３は、前記冷媒ライン５１、または前記冷媒連結ライン６１を通過する冷媒の流動の流れを制御しながら、冷媒を選択的に膨張させる電子式膨張バルブであってもよい。

【0075】

また、前記第１、および第２バルブＶ１、Ｖ２は、流量の分配が可能な３－Ｗａｙバルブであってもよい。

【0076】

以下、上記のように構成される本発明の実施例による車両用熱管理システムの作動および作用を、図２～図６により詳しく説明する。

【0077】

まず、本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、前記ラジエータ１２を用いて前記電装品１５と前記バッテリモジュール２４を冷却させる場合に関する作動を、図２を参照して説明する。

【0078】

図２は、本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、ラジエータを用いて電装品とバッテリモジュールを冷却させることに関する作動状態図である。

【0079】

図２を参照すれば、前記分岐ライン３１と、第１、および第２連結ライン３３、３５は、前記第１、および第２バルブＶ１、Ｖ２の作動により閉鎖される。

【0080】

また、前記バッテリ冷却水ライン２１は、前記第２バルブＶ２の作動により前記リザーバタンク１６と連結される。

【0081】

この状態で、前記冷却装置１０では、前記電装品１５の冷却のために、前記第１ウォーターポンプ１４が作動する。これにより、前記電装品１５には、前記ラジエータ１２で冷却されて前記リザーバタンク１６に貯蔵された冷却水が供給される。

【0082】

前記バッテリ冷却装置２０では、前記バッテリモジュール２４の冷却のために、前記第２ウォーターポンプ２２が作動する。

【0083】

すると、前記リザーバタンク１６に貯蔵された冷却水は、前記第２バルブＶ２の作動により前記リザーバタンク１６と連結された前記バッテリ冷却水ライン２１に循環しながら、前記バッテリモジュール２４に供給される。

【0084】

つまり、前記ラジエータ１２で冷却されて前記リザーバタンク１６に貯蔵された冷却水は、前記第１、および第２ウォーターポンプ１４、２２の作動により前記冷却水ライン１１と前記バッテリ冷却水ライン２１をそれぞれ循環しながら、前記電装品１５と前記バッテリモジュール２４をそれぞれ冷却させることによって、前記電装品１５、および前記バッテリモジュール２４を効率的に冷却させることができる。

【0085】

前記エアコン装置５０は、車両の冷房モードが作動しないことから作動しない。

【0086】

一方、本実施例では、冷却水で前記電装品１５と前記バッテリモジュール２４をすべて冷却させることを説明しているが、これに限定されたものではなく、前記電装品１５と前記バッテリモジュール２４のうち、いずれか１つを別途に冷却する場合には、前記第１、および第２ウォーターポンプ１４、２２を選択的に作動させることができる。

【0087】

車両の冷房モードで前記バッテリモジュール２４を冷却する場合に関する作動を、図３を参照して説明する。

【0088】

図３は、本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、車両の冷房モード時に冷媒を用いてバッテリモジュールを冷却させることに関する作動状態図である。

【0089】

図３を参照すれば、前記冷却装置１０では、前記第１ウォーターポンプ１４の作動により前記冷却水ライン１１に冷却水が循環する。

【0090】

ここで、前記第１連結ライン３３は、前記第１バルブＶ１の作動により閉鎖され、前記第２連結ライン３５が閉鎖される。

【0091】

これにより、前記ラジエータ１２で冷却された冷却水は、前記第１ウォーターポンプ１４の作動により前記コンデンサ５３に供給される。

【0092】

そして、前記バッテリ冷却装置２０では、前記第２バルブＶ２の作動により前記分岐ライン３１が開放される。そして、前記分岐ライン３１を基準として前記リザーバタンク１６と連結された前記バッテリ冷却水ライン２１は閉鎖される。

【0093】

この状態で、前記チラー４０を通過した冷却水は、前記第２ウォーターポンプ２２の作動により、前記リザーバタンク１６の通過なしに、前記分岐ライン３１、および前記分岐ライン３１と連結された前記バッテリ冷却水ライン２１に沿って循環しながら、前記バッテリモジュール２４に供給される。

【0094】

つまり、前記バッテリ冷却装置２０では、前記第２バルブＶ２の作動により前記リザーバタンク１６と連結の閉鎖された状態で開放された前記分岐ライン３１が前記バッテリ冷却水ライン２１と連結されて、独立して冷却水が循環する密閉回路を形成することができる。

【0095】

前記エアコン装置５０では、車両室内を冷房するために各構成要素が作動する。これにより、冷媒は前記冷媒ライン５１に沿って循環する。

【0096】

ここで、前記サブコンデンサ５４と前記蒸発器５６とを連結する前記冷媒ライン５１は、前記第１膨張バルブ５５の作動により開放される。前記冷媒連結ライン６１は、前記第２膨張バルブ６３の作動により開放される。

【0097】

すると、前記サブコンデンサ５４を通過した冷媒は、前記冷媒ライン５１と前記冷媒連結ライン６１に沿って循環できる。

【0098】

ここで、前記第１、および第２膨張バルブ５５、６３は、膨張した冷媒が前記蒸発器５６と前記チラー４０にそれぞれ供給されるように冷媒を膨張させることができる。

【0099】

前記コンデンサ５３は、前記冷却水ライン１１に沿って流動する冷却水を用いて前記冷媒を凝縮させる。そして、前記サブコンデンサ５４は、前記コンデンサ５３から流入した冷媒を外気との熱交換により追加的に凝縮させることができる。

【0100】

ここで、前記チラー４０を通過した冷却水は、前記第２ウォーターポンプ２２の作動により前記バッテリモジュール２４を冷却させるように、前記リザーバタンク１６の通過なしに、前記バッテリ冷却水ライン２１、および前記分岐ライン３１を循環する。

【0101】

前記チラー４０を通過する冷却水は、前記チラー４０に供給される膨張した冷媒と熱交換により冷却される。前記チラー４０で冷却された冷却水は、前記バッテリモジュール２４に供給される。これにより、前記バッテリモジュール２４は、冷却された冷却水によって冷却される。

【0102】

つまり、前記第２膨張バルブ６３は、膨張した冷媒を前記チラー４０に供給するように、前記サブコンデンサ５４を通過した冷媒中、一部の冷媒を膨張させ、前記冷媒連結ライン６１を開放する。

【0103】

したがって、前記サブコンデンサ５４から排出された一部の冷媒は、前記第２膨張バルブ６３の作動により膨張して低温低圧の状態になり、前記冷媒連結ライン６１と連結される前記チラー４０に流入する。

【0104】

その後、前記チラー４０に流入した冷媒は、冷却水と熱交換され、前記冷媒連結ライン６１を介して前記圧縮機５９に流入する。

【0105】

前記バッテリモジュール２４を冷却しながら温度が上昇した冷却水は、低温低圧の冷媒と前記チラー４０の内部で熱交換により冷却される。冷却された冷却水は、前記バッテリ冷却水ライン２１と前記分岐ライン３１を介して再びバッテリモジュール２４に供給される。

【0106】

つまり、冷却水は、前述のような作動を繰り返し行いながら前記バッテリモジュール２４を効率的に冷却させることができる。

【0107】

一方、前記サブコンデンサ５４から排出された残りの冷媒は、車両の室内を冷房するように前記冷媒ライン５１を介して流動し、前記第１膨張バルブ５５、前記蒸発器５６、前記圧縮機５９、および前記コンデンサ５３を順次に通過する。

【0108】

ここで、前記ＨＶＡＣモジュール５２に流入する外気は、前記蒸発器５６に流入した低温状態の冷媒によって前記蒸発器５６を通過しながら冷却される。

【0109】

この時、前記開閉ドア５２ｂは、冷却された外気が前記ヒータ５２ａを通過しないように、前記ヒータ５２ａに通過する部分を閉鎖する。したがって、冷却された外気は車両の内部に直接流入することによって、車両室内を冷房することができる。

【0110】

一方、前記蒸発器５６には、前記コンデンサ５３と、前記サブコンデンサ５４を順次に通過しながら凝縮量が増加した冷媒が膨張して供給されることによって、冷媒をより低い温度で蒸発させることができる。

【0111】

つまり、本実施例では、前記コンデンサ５３が冷媒を凝縮し、前記サブコンデンサ５４が追加的に冷媒を凝縮させることによって、冷媒のサブクールの形成が有利になる。

【0112】

そして、サブクールが形成された冷媒が前記蒸発器５６でより低い温度で蒸発されることによって、冷房性能および効率を向上させることができる。

【0113】

前述した過程を繰り返し行いながら冷媒は車両の冷房モードで室内を冷房すると同時に、前記チラー４０を通過しながら熱交換により冷却水を冷却させることができる。

【0114】

前記チラー４０で冷却された低温の冷却水は、前記バッテリモジュール２４に流入する。これにより、前記バッテリモジュール２４は、供給された低温の冷却水によって効率的に冷却できる。

【0115】

本実施例において、車両の暖房モードで前記電装品１５の廃熱を回収する場合に関する作動を、図４を参照して説明する。

【0116】

図４は、本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、車両の暖房モード時における電装品の廃熱回収に関する作動状態図である。

【0117】

図４を参照すれば、前記熱管理システムは、前記電装品１５の廃熱を回収して車両室内の暖房に使用することができる。

【0118】

まず、前記冷却装置１０において、前記第１ウォーターポンプ１４は、冷却水の循環のために作動する。この時、前記エアコン装置５０は作動が中断される。

【0119】

ここで、前記第１連結ライン３３は、前記第１バルブＶ１の作動により開放される。これと同時に、前記第２連結ライン３５が開放される。

【0120】

また、前記第１連結ライン３３を基準として前記ラジエータ１２と連結された前記冷却水ライン１１と、前記ラジエータ１２と前記リザーバタンク１６とを連結する前記冷却水ライン１１は、前記第１バルブＶ１の作動により閉鎖される。

【0121】

前記分岐ライン３１は、前記第２バルブＶ２の作動により開放され、前記分岐ライン３１を基準として前記リザーバタンク１６と連結される前記バッテリ冷却水ライン２１を除いた残りの前記バッテリ冷却水ライン２１が閉鎖される。

【0122】

つまり、前記第２ウォーターポンプ２２、前記バッテリモジュール２４、および前記冷却水加熱器２６を連結する前記バッテリ冷却水ライン２１は閉鎖され、前記バッテリ冷却装置２０の作動が中断される。

【0123】

この状態で、前記第１ウォーターポンプ１４の作動により前記電装品１５を通過しながら温度が上昇した冷却水は、前記ラジエータ１２の通過なしに、前記第１連結ライン３３に沿って前記ヒータ５２ａに供給される。

【0124】

前記ヒータ５２ａから排出された冷却水は、前記第２連結ライン３５に沿って前記分岐ライン３１に流入した後、前記分岐ライン３１と前記リザーバタンク１６とを連結するように開放された一部の前記バッテリ冷却水ライン２１を介して前記リザーバタンク１６に流入する。

【0125】

つまり、前記電装品１５を通過した冷却水は、前記ラジエータ１２の通過なしに、前記冷却水ライン１１、前記第１、および第２連結ライン３３、３５、前記分岐ライン３１、および一部の前記バッテリ冷却水ライン２１に沿って循環し続け、前記電装品１５から廃熱を吸収して温度が上昇する。

【0126】

温度が上昇した冷却水は、前記ラジエータ１２の通過なしに、開放された前記第１連結ライン３３を介して前記ヒータ５２ａに供給される。

【0127】

前記ヒータ５２ａに供給された高温の冷却水は、外気との熱交換後、前記第２連結ライン３５を介して、前記ラジエータ１２の通過なしに、前記分岐ライン３１と、一部の前記バッテリ冷却水ライン２１を経て前記冷却水ライン１１に流入する。

【0128】

ここで、前記開閉ドア５２ｂは、前記ＨＶＡＣモジュール５２に流入する外気が前記ヒータ５２ａを通過するように開放される。

【0129】

これにより、外部から流入した外気は、冷媒が供給されない前記蒸発器５６を通過する時、冷却されない室温状態で流入する。流入した外気は、前記ヒータ５２ａを通過しながら高温状態に切換えられて車両室内に流入することによって、車両室内の暖房が実現できる。

【0130】

一方、前記空気加熱器５２ｃは、前記ヒータ５２ａを通過した外気の温度に応じて選択的に作動できる。つまり、前記空気加熱器５２ｃは、前記ヒータ５２ａを通過した外気の温度が目標温度より低い場合に作動して、車両の室内に流入する外気を加熱することができる。

【0131】

前記空気加熱器５２ｃは、前記ヒータ５２ａを通過しながら高温の冷却水と熱交換が完了した外気の温度が設定温度、または暖房目標温度より低い場合に作動する。つまり、前記空気加熱器５２ｃが作動すると、外気は前記空気加熱器５２ｃを通過しながら加熱して、温度が上昇した状態で車両室内に流入できる。

【0132】

つまり、本発明は、前述のような過程を繰り返し行いながら、前記電装品１５から発生した廃熱を回収して室内暖房に用いることによって、使用電力を低減し、全体的な暖房効率を向上させることができる。

【0133】

本実施例において、車両の暖房モード時における前記電装品１５の廃熱回収および冷却する場合に関する作動を、図５を参照して説明する。

【0134】

図５は、本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、車両の暖房モード時における電装品の廃熱回収および冷却に関する作動状態図である。

【0135】

図５を参照すれば、前記冷却装置１０において、前記第１ウォーターポンプ１４は、冷却水の循環のために作動する。この時、前記エアコン装置５０は作動が中断される。

【0136】

ここで、前記第１連結ライン３３は、前記第１バルブＶ１の作動により開放され、前記第２連結ライン３５が開放される。これと同時に、前記第１バルブＶ１は、前記第１連結ライン３３を基準として前記ラジエータ１２と連結された前記冷却水ライン１１を開放する。

【0137】

前記分岐ライン３１は、前記第２バルブＶ２の作動により開放され、前記分岐ライン３１を基準として前記リザーバタンク１６と連結される前記バッテリ冷却水ライン２１を除いた残りの前記バッテリ冷却水ライン２１が閉鎖される。

【0138】

つまり、前記第２ウォーターポンプ２２、前記バッテリモジュール２４、および前記冷却水加熱器２６を連結する前記バッテリ冷却水ライン２１は閉鎖され、前記バッテリ冷却装置２０の作動が中断される。

【0139】

この状態で、前記第１ウォーターポンプ１４の作動により前記電装品１５を通過しながら温度が上昇した冷却水中、一部の冷却水は、前記ラジエータ１２の通過なしに、前記第１連結ライン３３に沿って前記ヒータ５２ａに供給される。

【0140】

前記ヒータ５２ａから排出された冷却水は、前記第２連結ライン３５に沿って前記分岐ライン３１に流入した後、前記分岐ライン３１と前記リザーバタンク１６とを連結するように開放された一部の前記バッテリ冷却水ライン２１を介して前記リザーバタンク１６に流入する。

【0141】

つまり、前記電装品１５を通過した冷却水中、一部の冷却水は、前記ラジエータ１２の通過なしに、前記冷却水ライン１１、前記第１、および第２連結ライン３３、３５、前記分岐ライン３１、および一部の前記バッテリ冷却水ライン２１に沿って循環し続け、前記電装品１５から廃熱を吸収して温度が上昇する。

【0142】

これにより、温度が上昇した冷却水中、一部の冷却水は、前記ラジエータ１２の通過なしに、開放された前記第１連結ライン３３を介して前記ヒータ５２ａに供給される。

【0143】

前記ヒータ５２ａに供給された高温の冷却水は、外気との熱交換後、前記第２連結ライン３５を介して、前記ラジエータ１２の通過なしに、前記分岐ライン３１と、一部の前記バッテリ冷却水ライン２１を経て前記冷却水ライン１１に流入する。

【0144】

ここで、前記開閉ドア５２ｂは、前記ＨＶＡＣモジュール５２に流入する外気が前記ヒータ５２ａを通過するように開放される。

【0145】

これにより、外部から流入した外気は、冷媒が供給されない前記蒸発器５６を通過する時、冷却されない室温状態で流入する。流入した外気は、前記ヒータ５２ａを通過しながら高温状態に切換えられて車両室内に流入することによって、車両室内の暖房が実現できる。

【0146】

一方、前記ヒータ５２ａに供給されない残りの冷却水は、前記ラジエータ１２を通過しながら冷却される。

【0147】

冷却が完了した冷却水は、前記第２連結ライン３５、前記分岐ライン３１、および一部の前記バッテリ冷却水ライン２１を介して前記リザーバタンク１６に流入した冷却水と共に、前記電装品１５を通過しながら廃熱を回収すると同時に、前記電装品１５を効率的に冷却することができる。

【0148】

つまり、前記第１バルブＶ１は、前記電装品１５が過熱する場合、前記ラジエータ１２と連結される前記冷却水ライン１１を開放して、前記電装品１５を通過した冷却水中、一部の冷却水を前記第１連結ライン３３に流入させ、残りの冷却水を前記ラジエータ１２に流入させることができる。

【0149】

これにより、前記ラジエータ１２で冷却された一部の冷却水が前記電装品１５に供給されることによって、前記電装品１５が過熱するのを防止することができる。

【0150】

したがって、本発明は、前記電装品１５から発生した廃熱を回収して室内暖房に用いることによって、使用電力を低減し、全体的な暖房効率を向上させることができる。

【0151】

これと同時に、本発明は、流量の分配が可能な前記第１バルブＶ１の作動制御により一部の冷却水を前記ラジエータ１２に流入させて冷却した後、前記電装品１５に供給することによって、前記電装品１５の効率的な冷却が可能になると同時に、前記電装品１５の冷却性能を確保することができる。

【0152】

そして、前記バッテリモジュール２４を昇温させる場合に関する作動を、図６を参照して説明する。

【0153】

図６は、本発明の実施例による車両用熱管理システムにおいて、バッテリモジュールの昇温に関する作動状態図である。

【0154】

図６を参照すれば、前記冷却装置１０、前記暖房回路３０、および前記エアコン装置５０は作動が中断される。

【0155】

ここで、前記分岐ライン３１は、前記第２バルブＶ２の作動により開放され、前記分岐ライン３１を基準として前記リザーバタンク１６と連結された前記バッテリ冷却水ライン２１が閉鎖される。

【0156】

つまり、前記バッテリ冷却装置２０において、前記第２ウォーターポンプ２２、前記バッテリモジュール２４、および前記冷却水加熱器２６を連結する前記バッテリ冷却水ライン２１は、前記分岐ライン３１と連結されるように開放される。

【0157】

この状態で、前記第２ウォーターポンプ２２の作動により前記バッテリ冷却水ライン２１と前記分岐ライン３１に沿って冷却水が循環する。

【0158】

ここで、前記冷却水加熱器２６は、開放された前記バッテリ冷却水ライン２１と前記分岐ライン３１に沿って前記バッテリモジュール２４に供給される冷却水を加熱するように作動する。

【0159】

すると、前記バッテリ冷却水ライン２１と前記分岐ライン３１で循環する冷却水は、前記冷却水加熱器２６を通過しながら温度が上昇する。前記冷却水加熱器２６を通過しながら温度が上昇した冷却水は、前記バッテリモジュール２４に供給されることによって、前記バッテリモジュール２４の温度を上昇させることができる。

【0160】

つまり、本発明は、前述のような過程を繰り返し行いながら、前記バッテリモジュール２４の温度を速やかに上昇させることができ、前記バッテリモジュール２４の効率的な温度管理が可能になる。

【0161】

したがって、上述のように、本発明の実施例による車両用熱管理システムによれば、冷却水と冷媒が熱交換される１つの前記チラー４０を用いて、車両のモードに応じて前記バッテリモジュール２４の温度を調節し、冷却水を用いて車両室内の暖房を実現することによって、全体システムの簡素化および単純化を図ることができる。

【0162】

また、本発明は、前記電装品１５から発生した廃熱を回収して室内暖房に使用することによって、暖房効率を向上させることができる。

【0163】

また、本発明は、前記バッテリモジュール２４の温度を効率的に調節することによって、前記バッテリモジュール２４の最適性能発揮が可能になり、効率的な前記バッテリモジュール２４の管理により車両の全体的な走行距離を増加させることができる。

【0164】

さらに、全体システムの簡素化により製作コストの節減および重量縮小が可能であり、空間活用性を向上させることができる。

【0165】

以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と以下に記載の特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正および変形が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0166】

１０：冷却装置
１１：冷却水ライン
１２：ラジエータ
１３：クーリングファン
１４、２２：第１、および第２ウォーターポンプ
１５：電装品
１６：リザーバタンク
２０：バッテリ冷却装置
２１：バッテリ冷却水ライン
２４：バッテリモジュール
２６：冷却水加熱器
３０：暖房回路
３１：分岐ライン
３３、３５：第１、および第２連結ライン
５０：エアコン装置
５１：冷媒ライン
５２：ＨＶＡＣモジュール
５３：コンデンサ
５４：サブコンデンサ
５５、６３：第１、および第２膨張バルブ
５６：蒸発器
５９：圧縮機
６１：冷媒連結ライン
Ｖ１、Ｖ２：第１、および第２バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】