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KR102563521B1 - Vehicle thermal management system - Google Patents

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KR102563521B1
KR102563521B1 KR1020170009708A KR20170009708A KR102563521B1 KR 102563521 B1 KR102563521 B1 KR 102563521B1 KR 1020170009708 A KR1020170009708 A KR 1020170009708A KR 20170009708 A KR20170009708 A KR 20170009708A KR 102563521 B1 KR102563521 B1 KR 102563521B1
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KR
South Korea
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refrigerant
cooling water
cycle
thermal management
low
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KR1020170009708A
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Inventor
진형규
김성훈
이성제
이해준
Original Assignee
한온시스템 주식회사
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Abstract

차량의 자율주행에 필요한 전장부품 또는 배터리를 효율적으로 냉각하며 장치들의 모듈화를 최적화하여 패키지의 축소를 도모하고 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 열관리 시스템이 개시된다. 차량용 열관리 시스템은 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 냉매를 응축하는 컨덴서와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 냉매를 냉각수와 열교환시키는 칠러가 냉매라인에 순차로 구비되는 냉매 사이클; 및 전장부품과 열교환하며 상기 칠러를 통과하는 제1 냉각수라인이 구비되는 냉각수 사이클을 포함하며, 상기 냉매 사이클 및 냉각수 사이클은 하나의 모듈에 일체로 구성된다.Disclosed is a vehicle thermal management system capable of efficiently cooling electrical components or batteries required for autonomous driving of a vehicle, optimizing modularization of devices, reducing package size, and improving cooling performance. A vehicle thermal management system includes a refrigerant cycle in which a compressor for compressing and discharging refrigerant, a condenser for condensing refrigerant, an expansion valve for expanding refrigerant, and a chiller for exchanging heat between refrigerant and coolant are sequentially provided in a refrigerant line; and a cooling water cycle provided with a first cooling water line passing through the chiller while exchanging heat with electric components, wherein the refrigerant cycle and the cooling water cycle are integrated into one module.

Description

차량용 열관리 시스템{VEHICLE THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}Vehicle thermal management system {VEHICLE THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 차량용 열관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율주행 시스템의 전자장치를 냉각 또는 가열하기 위한 차량용 열관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal management system for a vehicle, and more particularly, to a thermal management system for a vehicle for cooling or heating an electronic device of an autonomous driving system.

일반적으로, 차량의 자율주행 시스템(Autonomous system)에는 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 등의 전자장치(Electronics)가 구비된다. 차량의 자율주행을 위해서는 전술한 전자장치를 포함한 전장부품을 냉각 또는 가열하는 일련의 열관리가 필수적으로 요구된다.In general, an autonomous system of a vehicle includes electronic devices such as a computer, a lidar, a radar, and a sensor. For autonomous driving of a vehicle, a series of thermal management for cooling or heating electric components including the aforementioned electronic devices is essential.

한편, 선 출원된 미국등록특허 제7841431호(2010.11.30)에는 동력전달 냉각 서브시스템(Power train cooling subsystem)과, 냉장 서브시스템(Refrigeration subsystem)과, 배터리 냉각 서브시스템(Battery cooling subsystem)과, HVAC 서브시스템(Heating, ventilation and cooling subsystem)으로 구성되는 차량 열관리 시스템이 개시된바 있다.On the other hand, previously filed U.S. Patent No. 7841431 (2010.11.30) discloses a power train cooling subsystem, a refrigeration subsystem, a battery cooling subsystem, A vehicle thermal management system composed of a heating, ventilation and cooling subsystem (HVAC subsystem) has been disclosed.

종래의 차량용 열관리 시스템은 냉각제와 열교환기를 포함하는 냉각 서브시스템과, 가열 수단과 냉각 수단을 갖는 제1 냉각제 루프를 갖는 HVAC 서브시스템과, 라디에이터를 갖고 제2 냉각제 루프를 갖는 동력전달 냉각 서브시스템과, 제1 냉각제 루프와 제2 냉각제 루프를 제어 가능하게 연결하도록 하는 수단을 포함하여 이루어진다.A conventional vehicle thermal management system includes a cooling subsystem including a coolant and a heat exchanger, an HVAC subsystem having a first coolant loop having a heating means and a cooling means, a power transmission cooling subsystem having a second coolant loop having a radiator, and , means for controllably connecting the first coolant loop and the second coolant loop.

이러한 제1 냉각제 루프에는 냉매가 유동하며, 전동 압축기와, 컨덴서와, 팽창 밸브 및 칠러가 냉매의 유동 방향으로 순차로 구비된다. 전동 압축기는 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출한다. 컨덴서는 블로워에서 송풍되는 공기와 냉매를 열교환시킨다. 팽창 밸브는 컨덴서와 칠러의 사이에 배치되어 냉매를 팽창시킨다. 칠러는 팽창 밸브에서 팽창된 저온저압의 냉매를 냉각수 라인의 냉각수와 열교환시킨다.A refrigerant flows in the first refrigerant loop, and an electric compressor, a condenser, an expansion valve, and a chiller are sequentially provided in the flow direction of the refrigerant. The electric compressor sucks in the refrigerant, compresses it, and discharges it as a high-temperature, high-pressure gas. The condenser exchanges heat between the air blown from the blower and the refrigerant. An expansion valve is disposed between the condenser and the chiller to expand the refrigerant. The chiller exchanges heat between the low-temperature and low-pressure refrigerant expanded in the expansion valve and the cooling water in the cooling water line.

또한, 제2 냉각제 루프에는 내부에 냉각수가 유동하며, 모터와 같은 동력전달수단을 냉각 또는 가열한다. 모터와 열교환되고 순환되어 유입된 냉각수는 저온 라디에이터(LTR)를 지나 열저장부로 흐르거나 칠러를 통과하면서 냉매와 열교환되어 냉각된 후 열저장부로 흐른다. 냉각수 라인에는 냉각수를 순환시키는 워터 펌프가 구비된다.In addition, cooling water flows inside the second coolant loop and cools or heats power transmission means such as a motor. The coolant, which is heat exchanged with the motor and circulated, passes through the low-temperature radiator (LTR) and flows to the heat storage unit, or passes through the chiller to exchange heat with the refrigerant and is cooled, and then flows to the heat storage unit. A water pump circulating the cooling water is provided in the cooling water line.

종래의 차량용 열관리 시스템은 자율주행차량의 단계가 높아지면서 라이더, 레이더 등의 센서와 CPU, GPU 등의 프로세서에 대한 냉각부하가 커지고, 냉각 성능을 향상시키기 위해서는 패키지의 크기가 불가피하게 커지며, 외기를 흡입하여 배출하는 구조에 있어 배출된 공기가 다시 재흡입되는 문제점 등이 있었다.In the conventional vehicle thermal management system, as the level of autonomous vehicles increases, the cooling load on sensors such as lidar and radar and processors such as CPU and GPU increases, and the size of the package inevitably increases to improve cooling performance. In the structure of inhaling and discharging, there was a problem in that the exhausted air was re-inhaled again.

특허문헌 : 미국등록특허 제7841431호(2010.11.30)Patent Document: US Patent Registration No. 7841431 (2010.11.30)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 차량의 자율주행에 필요한 전장부품 또는 배터리를 효율적으로 냉각하며 장치들의 모듈화를 최적화하여 패키지의 축소를 도모하고 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 열관리 시스템을 제공한다.In order to solve such conventional problems, the present invention efficiently cools electric parts or batteries required for autonomous driving of a vehicle, optimizes modularization of devices, promotes package reduction, and improves cooling performance. A thermal management system for a vehicle. provides

본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 냉매를 응축하는 컨덴서와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 냉매를 냉각수와 열교환시키는 칠러가 냉매라인에 순차로 구비되는 냉매 사이클; 및 전장부품과 열교환하며 상기 칠러를 통과하는 제1 냉각수라인이 구비되는 냉각수 사이클을 포함하며, 상기 냉매 사이클 및 냉각수 사이클은 하나의 모듈에 일체로 구성된다.A vehicle thermal management system according to the present invention includes a refrigerant cycle in which a compressor for compressing and discharging refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant, an expansion valve for expanding the refrigerant, and a chiller for exchanging heat between the refrigerant and the coolant are sequentially provided in a refrigerant line; and a cooling water cycle provided with a first cooling water line passing through the chiller while exchanging heat with electric components, wherein the refrigerant cycle and the cooling water cycle are integrated into one module.

본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 냉매 라인과 냉각수 라인을 최소화할 수 있고, 컨덴서 방열부를 냉각수 라인과 최대한 멀리 위치시킬 수 있어 냉각수 온도에 주는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 저온 라디에이터가 위치한 흡기 측 상부 영역에 냉각수 사이클의 장치들을 구성하고, 컨덴서가 위치한 배기 측 하부 영역에 냉매 사이클의 장치들을 구성하여 열관리 모듈의 배치를 효율적으로 하고 냉각 성능을 극대화할 수 있다.The vehicle thermal management system according to the present invention can minimize the refrigerant line and the coolant line, and can minimize the effect on the coolant temperature by positioning the condenser heat dissipation unit as far away from the coolant line as possible. In addition, cooling water cycle devices are configured in the upper region on the intake side where the low-temperature radiator is located, and refrigerant cycle devices are configured in the lower region on the exhaust side where the condenser is located, thereby efficiently disposing the thermal management module and maximizing cooling performance.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 도시한 사시도이며,
도 3은 도 2의 측면도이고,
도 4는 도 2의 정면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 칠러 냉각 모드를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 히팅 모드를 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 LTR 냉각 모드를 도시한 것이다.1 schematically illustrates a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view illustrating a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a side view of Figure 2;
Figure 4 is a front view of Figure 2,
5 illustrates a chiller cooling mode of a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
6 illustrates a heating mode of a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
7 illustrates an LTR cooling mode of a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 열관리 시스템의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a technical configuration of a thermal management system for a vehicle will be described in detail according to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 2의 정면도이다.1 schematically illustrates a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view illustrating a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a side view of FIG. 2, Figure 4 is a front view of Figure 2;

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템은 자율주행 시스템의 컨트롤 박스, 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 등의 전자장치 또는 배터리를 냉각 또는 가열하는 일련의 열관리를 수행하는 것으로서, 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 4 , the thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes an electronic device such as a control box, a computer, a lidar, a radar, a sensor, or a battery of an autonomous driving system. As a series of thermal management such as cooling or heating, a refrigerant cycle 710 and a cooling water cycle 720 are included.

냉매 사이클(710)은 냉매라인(415)에 순차로 구비되는 압축기(411), 컨덴서(412), 팽창밸브(413) 및 칠러(414)로 이루어진다. 압축기(411)는 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출한다. 압축기(411)는 전동 압축기로 구성되는 것이 바람직하다.The refrigerant cycle 710 includes a compressor 411, a condenser 412, an expansion valve 413, and a chiller 414 sequentially provided in the refrigerant line 415. The compressor 411 sucks in the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state. Compressor 411 is preferably composed of an electric compressor.

컨덴서(412)는 압축기(411)의 하류측 냉매라인(415)에 구비되며, 냉매와 공기를 열교환시켜 방열함으로써 냉매를 응축한다. 팽창밸브(413)는 컨덴서(412)의 하류측 냉매라인(415)에 구비되고, 냉매를 팽창시킨다. 칠러(414)는 팽창밸브(413)의 하류측 냉매라인(415)에 구비되며, 냉매를 냉각수와 열교환시켜 흡열한다. The condenser 412 is provided in the refrigerant line 415 downstream of the compressor 411 and condenses the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant and air to dissipate heat. The expansion valve 413 is provided in the refrigerant line 415 downstream of the condenser 412 and expands the refrigerant. The chiller 414 is provided in the refrigerant line 415 downstream of the expansion valve 413 and absorbs heat by exchanging heat with the refrigerant.

냉각수 사이클(720)은 제1 냉각수라인(424) 및 제2 냉각수라인(603)을 구비한다. 제1 냉각수라인(424)을 유동하는 냉각수는 전장부품(110)과 열교환하며, 칠러(414)를 통과한다. 제1 냉각수라인(424)은 전장부품(110)과 열교환된 냉각수의 유동 통로이며, 칠러(414)를 통과하면서 냉매라인(415)의 냉매와 열교환 되도록 구성된다.The cooling water cycle 720 includes a first cooling water line 424 and a second cooling water line 603 . The cooling water flowing through the first cooling water line 424 exchanges heat with the electric component 110 and passes through the chiller 414 . The first cooling water line 424 is a flow passage for cooling water that has exchanged heat with the electric component 110 and is configured to exchange heat with the refrigerant of the refrigerant line 415 while passing through the chiller 414 .

냉각수 사이클(720)은 저온 라디에이터(600)를 구비한다. 저온 라디에이터(600)는 냉각수와 공기를 열교환시킨다. 제2 냉각수라인(603)은 제1 냉각수라인(424)에서 분지되며, 저온 라디에이터(600)를 통과한다.Coolant cycle 720 includes a low temperature radiator 600 . The low-temperature radiator 600 exchanges heat between cooling water and air. The second cooling water line 603 is branched from the first cooling water line 424 and passes through the low-temperature radiator 600 .

차량용 열관리 시스템은 에어 덕트(450)를 구비한다. 에어 덕트(450)에는 공기를 흡입하는 흡기구와 공기를 배출하는 배기구가 형성된다. 흡기구 측에는 저온 라디에이터(600)가 구비되며, 배기구 측에는 컨덴서(412)가 구비된다. 에어 덕트(450)는 "ㄱ"자 형상으로 굴곡 형성되며, 수평 방향 일 측에 흡기구가 수직 방향 하부에 배기구가 형성된다.A thermal management system for a vehicle includes an air duct 450 . The air duct 450 has an intake port for sucking in air and an exhaust port for discharging air. A low-temperature radiator 600 is provided at the intake port side, and a condenser 412 is provided at the exhaust port side. The air duct 450 is bent in an “L” shape, and an intake port is formed at one side in a horizontal direction and an exhaust port is formed at a lower portion in a vertical direction.

에어 덕트(450)에는 블로워(620)가 구비된다. 블로워(620)는 수평 방향으로 공기를 유입시켜 수직 방향으로 공기를 배출한다. 블로워(620)는 블로어 휠과 이를 회전시키는 블로워 모터로 구성된다. 블로워 모터의 회전축은 수평 방향, 즉, 에어 덕트(450)의 흡기구 측으로 나란하게 연장 형성된다. 흡기구를 통해 흡입된 공기는 블로워 휠의 회전에 의해 수직 방향으로 방향 전환되어 하부의 배기구를 통해 배출된다.A blower 620 is provided in the air duct 450 . The blower 620 introduces air in a horizontal direction and discharges air in a vertical direction. The blower 620 is composed of a blower wheel and a blower motor that rotates the blower wheel. The rotation shaft of the blower motor extends in a horizontal direction, that is, parallel to the intake port of the air duct 450 . The air sucked in through the intake port is converted to a vertical direction by the rotation of the blower wheel and discharged through the exhaust port at the bottom.

하나의 블로워(620)를 이용하여 저온 라디에이터(600) 또는 컨덴서(412)에 공기를 공급하여 냉각수 또는 냉매와 열교환한다. 흡기구와 배기구는 다른면에 배치된다. 또한, 블로워(620)로 흡입된 공기는 냉방부하에 따라 저온 라디에이터(600)의 냉각수와 열교환하는 경우 컨덴서(412)는 열교환없이 통과하고, 컨덴서(412)의 냉매와 열교환하는 경우에는 저온 라디에이터(600)를 열교환없이 통과한다.Air is supplied to the low-temperature radiator 600 or the condenser 412 using one blower 620 to exchange heat with cooling water or refrigerant. The intake and exhaust ports are arranged on different sides. In addition, when the air sucked into the blower 620 exchanges heat with the cooling water of the low-temperature radiator 600 according to the cooling load, the condenser 412 passes without heat exchange, and when it exchanges heat with the refrigerant of the condenser 412, the low-temperature radiator ( 600) without heat exchange.

블로워(620)는 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 사이에 구비된다. 에어 덕트(450)로 수평으로 흡기된 공기는 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 컨덴서(412)를 순차로 지나 에어 덕트(450)에서 수직으로 배기된다. 저온 라디에이터(600)를 통과하는 공기 방향과 컨덴서(412)를 통과하는 공기 방향이 직각을 이루도록 배치된다.The blower 620 is provided between the low-temperature radiator 600 and the condenser 412 . The air taken in horizontally through the air duct 450 sequentially passes through the low-temperature radiator 600 , the blower 620 , and the condenser 412 and is exhausted vertically through the air duct 450 . A direction of air passing through the low-temperature radiator 600 and a direction of air passing through the condenser 412 are arranged to form a right angle.

이와 같이, 흡기와 배기 방향을 직각(90°)으로 구성함으로써 흡기와 배기 방향이 수평(180°)인 구성과 비교하여 배출된 공기를 재흡입하는 문제를 해결할 수 있다.In this way, by configuring the intake and exhaust directions at a right angle (90°), it is possible to solve the problem of re-inhaling the exhausted air compared to a configuration in which the intake and exhaust directions are horizontal (180°).

아울러, 블로워(620)를 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 사이에 배치하여 공기를 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 컨덴서(412)의 순서로 유동하게 함으로써, 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412) 사이의 에어 플로우 트랩(Air flow trap) 현상과 압력강하를 줄일 수 있다.In addition, the blower 620 is disposed between the low-temperature radiator 600 and the condenser 412 so that air flows in the order of the low-temperature radiator 600, the blower 620, and the condenser 412, so that the low-temperature radiator 600 ) and the condenser 412, the air flow trap phenomenon and the pressure drop can be reduced.

또한, 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 배치를 수직으로 배치함으로써 다른 열교환기 또는 기타 다른 장치들이 차지하는 공간의 낭비없이 집약적인 배치를 수행할 수 있어 효율적인 설치가 가능하다. 그리고, 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)를 수직으로 배치한 구성을 통해, 방열 효과를 향상시킴으로써 냉각 성능을 극대화할 수 있다.In addition, by arranging the low-temperature radiator 600 and the condenser 412 vertically, an intensive arrangement can be performed without wasting space occupied by other heat exchangers or other devices, enabling efficient installation. In addition, cooling performance can be maximized by improving a heat dissipation effect through a configuration in which the low-temperature radiator 600 and the condenser 412 are vertically arranged.

제1 냉각수라인(424)과 제2 냉각수라인(603)의 분지 지점에는, 냉각수를 칠러(414)와 저온 라디에이터(600)로 선택적으로 유동시키는 밸브(420)를 구비한다. 즉, 제1 냉각수라인(424)과 제2 냉각수라인(603)은 선택적으로 연통 가능하게 구성된다. 제2 냉각수라인(603)은 칠러(414)의 상류측 제1 냉각수라인(424)에서 분지되어, 칠러(414)의 하류측 제1 냉각수라인(424)에 연결된다. 제2 냉각수라인(603)은 칠러(414)를 바이패스한다.A valve 420 for selectively flowing cooling water to the chiller 414 and the low-temperature radiator 600 is provided at a branch point between the first cooling water line 424 and the second cooling water line 603 . That is, the first cooling water line 424 and the second cooling water line 603 are configured to selectively communicate. The second cooling water line 603 is branched from the first cooling water line 424 on the upstream side of the chiller 414 and connected to the first cooling water line 424 on the downstream side of the chiller 414 . The second cooling water line 603 bypasses the chiller 414 .

밸브(420)는 제1 냉각수라인(424)과 제2 냉각수라인(603)의 분지 지점에 구비되어, 냉각수를 칠러(414)와 저온 라디에이터(600) 중 적어도 하나로 선택적으로 유동하도록 냉각수의 흐름을 조절한다. 밸브(420)는 삼방향 밸브(3Way valve)의 형태로 구성될 수 있다.The valve 420 is provided at a branch point of the first cooling water line 424 and the second cooling water line 603 to selectively flow the cooling water into at least one of the chiller 414 and the low-temperature radiator 600. Adjust. The valve 420 may be configured in the form of a 3-way valve.

제1 냉각수라인(424)에는 냉각수를 순환시키는 워터펌프(419)와, 냉방 열원 또는 난방 열원을 저장하는 열저장부(418)와, 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온 센서와, 냉각수를 가열하는 히터(422)가 구비될 수 있다.The first cooling water line 424 includes a water pump 419 for circulating cooling water, a heat storage unit 418 for storing a cooling heat source or a heating heat source, a cooling water temperature sensor for sensing the temperature of the cooling water, and a heat storage unit for heating the cooling water. A heater 422 may be provided.

차량용 열관리 시스템은 전장부품(110)의 냉각 열부하에 따라, 제2 냉각수라인(603)과 제1 냉각수라인(424)을 연결하는 밸브(420)를 제어한다. 즉, 전장부품(110)의 냉각 열부하가 기준치보다 낮으면, 밸브(420)를 작동하여 저온 라디에이터(600)를 냉각 열원으로 이용한다. 아울러, 열부하가 기준치보다 높으면, 밸브(420)를 작동하여 칠러(414)를 냉각 열원으로 이용함으로써 전장부품(110)을 냉각하도록 제어한다.The vehicle thermal management system controls the valve 420 connecting the second cooling water line 603 and the first cooling water line 424 according to the cooling heat load of the electric component 110 . That is, when the cooling heat load of the electric component 110 is lower than the reference value, the valve 420 is operated to use the low-temperature radiator 600 as a cooling heat source. In addition, when the heat load is higher than the reference value, the valve 420 is operated to use the chiller 414 as a cooling heat source, thereby controlling the electric component 110 to be cooled.

상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 하나의 모듈에 일체로 구성된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 단일의 베이스(101)에 압축기(411), 컨덴서(412), 팽창밸브(413), 칠러(414), 냉매라인(415), 열저장부(418), 워터펌프(419), 밸브(420), 제1 냉각수라인(424), 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 제2 냉각수라인(603) 및 에어 덕트(450)가 모두 설치되어 하나의 열관리 모듈(100)을 구성한다.The refrigerant cycle 710 and the coolant cycle 720 are integrated into one module. 2 to 4, a compressor 411, a condenser 412, an expansion valve 413, a chiller 414, a refrigerant line 415, a heat storage unit 418, The water pump 419, the valve 420, the first cooling water line 424, the low-temperature radiator 600, the blower 620, the second cooling water line 603, and the air duct 450 are all installed for thermal management. It constitutes the module 100.

상기 열관리 모듈(100)은 차량의 전방 또는 그 밖의 적소에 설치될 수 있다. 열관리 모듈(100)은 차량의 외기 입구 및 출구를 연결하며, 냉매 사이클(710)과 냉각수 사이클(720)을 하나의 모듈에 구성한 것이다. 열관리 모듈(100)은 냉각수를 유입하기 위한 냉각수 유입구(4241)와 냉각수를 배출하기 위한 냉각수 배출구(4242)를 구비하여, 자율주행 시스템의 컨트롤 박스, 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 등의 전자장치 또는 배터리를 순환하는 냉각수 라인과 연결되도록 구성된다.The thermal management module 100 may be installed in the front of the vehicle or in other places. The thermal management module 100 connects the inlet and outlet of the outside air of the vehicle, and constitutes a refrigerant cycle 710 and a coolant cycle 720 in one module. The thermal management module 100 includes a cooling water inlet 4241 for introducing cooling water and a cooling water outlet 4242 for discharging the cooling water, so that the control box of the autonomous driving system, computer, lidar, radar, It is configured to be connected to an electronic device such as a sensor or a coolant line circulating a battery.

상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 각각 그룹화되어, 냉매 사이클(710)은 하부에 설치되고 냉각수 사이클(720)은 상부에 설치된다. 냉각수 사이클(720)은 냉매 사이클(710)의 상부에 위치한다.The refrigerant cycle 710 and the coolant cycle 720 are each grouped so that the refrigerant cycle 710 is installed at the bottom and the coolant cycle 720 is installed at the top. The cooling water cycle 720 is located above the refrigerant cycle 710.

즉, 압축기(411), 컨덴서(412), 팽창밸브(413), 칠러(414), 냉매라인(415)으로 이루어진 냉매 사이클(710)은 하나의 그룹을 이루어 집약적으로 설치되고, 열관리 모듈(100)의 상하 방향으로 하부 측에 배치된다. 아울러, 워터펌프(419), 밸브(420), 제1 냉각수라인(424), 제2 냉각수라인(603) 및 저온 라디에이터(600)는 하나의 그룹을 이루어 집약적으로 설치되고, 열관리 모듈(100)의 상하 방향으로 상부 측에 배치된다.That is, the refrigerant cycle 710 composed of the compressor 411, the condenser 412, the expansion valve 413, the chiller 414, and the refrigerant line 415 is intensively installed as a group, and the thermal management module 100 ) is disposed on the lower side in the vertical direction of In addition, the water pump 419, the valve 420, the first cooling water line 424, the second cooling water line 603, and the low-temperature radiator 600 are intensively installed as a group, and the thermal management module 100 It is arranged on the upper side in the vertical direction of

이러한 구성을 통해, 냉매 라인과 냉각수 라인을 최소화할 수 있고, 컨덴서 방열부를 냉각수 라인과 최대한 멀리 위치시킬 수 있어 냉각수 온도에 주는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 저온 라디에이터(600)가 위치한 흡기 측 상부 영역에 냉각수 사이클의 장치들을 구성하고, 컨덴서(412)가 위치한 배기 측 하부 영역에 냉매 사이클의 장치들을 구성하여 열관리 모듈(100)의 배치를 효율적으로 하고 냉각 성능을 극대화할 수 있다.Through this configuration, the refrigerant line and the coolant line can be minimized, and the heat dissipation unit of the condenser can be positioned as far away from the coolant line as possible, thereby minimizing the effect on the coolant temperature. In addition, the thermal management module 100 can be efficiently disposed by configuring cooling water cycle devices in the upper area on the intake side where the low-temperature radiator 600 is located and configuring refrigerant cycle devices in the lower area on the exhaust side where the condenser 412 is located. and maximize cooling performance.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 칠러 냉각 모드를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 히팅 모드를 도시한 것이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 LTR 냉각 모드를 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 5 illustrates a chiller cooling mode of a thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 illustrates a heating mode of the thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. It illustrates the LTR cooling mode of the thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 칠러 냉각 모드 시, 압축기(411)에서 토출된 냉매는 컨덴서(412)에서 응축하고 팽창밸브(413)를 지나 저온 저압의 상태로 팽창한 후 칠러(414)에서 증발하여 압축기(411)를 순환한다. 전장부품(110)과 열교환된 냉각수는 칠러(414)에서 냉매와 열교환하여 냉각된 후 제1 냉각수라인(424)을 따라 순환된다.Referring to FIG. 5, in the chiller cooling mode, the refrigerant discharged from the compressor 411 is condensed in the condenser 412, passes through the expansion valve 413, expands to a low-temperature, low-pressure state, and then evaporates in the chiller 414 to return to the compressor. (411) cycles. The cooling water that has exchanged heat with the electric component 110 is cooled by heat exchange with the refrigerant in the chiller 414 and then circulated along the first cooling water line 424 .

도 6을 참조하면, 히팅 모드 시, 압축기(411)는 구동 정지되어 냉매 사이클은 작동하지 않는다. 전장부품(110)과 열교환된 냉각수는 히터(422)에서 가열된 후 제1 냉각수라인(424)을 따라 순환된다.Referring to FIG. 6 , in the heating mode, the compressor 411 is stopped and the refrigerant cycle does not operate. The cooling water that has exchanged heat with the electric component 110 is heated by the heater 422 and then circulated along the first cooling water line 424 .

도 7을 참조하면, LTR 냉각 모드 시, 압축기(411)는 구동 정지되어 냉매 사이클은 작동하지 않는다. 전장부품(110)과 열교환된 냉각수는 밸브(420)에 의해 제2 냉각수라인(603)을 따라 저온 라디에이터(600)를 통과하여 냉각된 후 제1 냉각수라인(424)에 합류하여 순환된다.Referring to FIG. 7 , in the LTR cooling mode, the compressor 411 is stopped and the refrigerant cycle does not operate. The cooling water that has exchanged heat with the electric component 110 passes through the low-temperature radiator 600 along the second cooling water line 603 by the valve 420, is cooled, and then joins the first cooling water line 424 to be circulated.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.So far, the vehicle thermal management system according to the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and anyone skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 열관리 모듈 110: 전장부품
411: 압축기 412: 컨덴서
413: 팽창밸브 414: 칠러
415: 냉매라인 418: 열저장부
419: 워터펌프 420: 밸브
422: 히터 600: 저온 라디에이터
603: 제2 냉각수라인 620: 블로워
450: 에어 덕트
710: 냉매 사이클 720: 냉각수 사이클100: thermal management module 110: electrical components
411: compressor 412: condenser
413: expansion valve 414: chiller
415: refrigerant line 418: heat storage unit
419: water pump 420: valve
422: heater 600: low temperature radiator
603: second cooling water line 620: blower
450: air duct
710: refrigerant cycle 720: coolant cycle

Claims (13)

냉매를 압축하여 배출하는 압축기(411)와, 냉매를 응축하는 컨덴서(412)와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(413)와, 냉매를 냉각수와 열교환시키는 칠러(414)가 냉매라인(415)에 순차로 구비되는 냉매 사이클(710); 및
상기 칠러(414)를 통과하는 냉각수라인이 구비되는 냉각수 사이클(720)을 포함하며,
상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 하나의 모듈에 일체로 구성되고,
상기 냉각수 사이클(720)은 냉각수와 공기를 열교환시키는 저온 라디에이터(600)를 통과하며,
공기를 흡입하는 흡기구와 공기를 배출하는 배기구가 형성되고, 상기 흡기구 측에 상기 저온 라디에이터(600)가 구비되며 상기 배기구 측에 상기 컨덴서(412)가 구비되는 에어 덕트(450)를 포함하며,
상기 에어 덕트(450)에 수평 방향으로 공기를 유입시켜 수직 방향으로 공기를 배출하는 블로워(620)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.A compressor 411 that compresses and discharges the refrigerant, a condenser 412 that condenses the refrigerant, an expansion valve 413 that expands the refrigerant, and a chiller 414 that exchanges heat between the refrigerant and the cooling water are connected to the refrigerant line 415. A refrigerant cycle 710 provided in sequence; and
It includes a cooling water cycle 720 provided with a cooling water line passing through the chiller 414,
The refrigerant cycle 710 and the cooling water cycle 720 are integrally configured in one module,
The cooling water cycle 720 passes through a low-temperature radiator 600 that exchanges heat between cooling water and air.
An air duct 450 having an intake port for sucking in air and an exhaust port for discharging air, the low-temperature radiator 600 being provided on the side of the intake port and the condenser 412 being provided on the side of the exhaust port,
A vehicle thermal management system comprising a blower 620 for introducing air into the air duct 450 in a horizontal direction and discharging air in a vertical direction. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 저온 라디에이터(600)를 통과하는 공기 방향과 상기 컨덴서(412)를 통과하는 공기 방향이 직각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.According to claim 1,
A thermal management system for a vehicle, characterized in that a direction of air passing through the low-temperature radiator 600 and a direction of air passing through the condenser 412 form a right angle. 제1 항에 있어서,
상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 각각 그룹화되어, 상기 냉매 사이클(710)은 하부에 설치되고 상기 냉각수 사이클(720)은 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.According to claim 1,
The refrigerant cycle 710 and the coolant cycle 720 are each grouped, so that the refrigerant cycle 710 is installed at the bottom and the coolant cycle 720 is installed at the top. Thermal management system for a vehicle, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 블로워(620)는 상기 저온 라디에이터(600)와 컨덴서(412)의 사이에 구비되어, 에어 덕트(450)로 수평으로 흡기된 공기가 저온 라디에이터(600), 블로워(620), 컨덴서(412)를 순차로 지나 에어 덕트(450)에서 수직으로 배기되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.According to claim 1,
The blower 620 is provided between the low-temperature radiator 600 and the condenser 412, and the air drawn in horizontally through the air duct 450 is transferred to the low-temperature radiator 600, the blower 620, and the condenser 412. A vehicle thermal management system, characterized in that the exhaust is vertically exhausted from the air duct 450 through the sequentially. 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(411)와, 냉매를 응축하는 컨덴서(412)와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(413)와, 냉매를 냉각수와 열교환시키는 칠러(414)가 냉매라인(415)에 순차로 구비되는 냉매 사이클(710); 및
상기 칠러(414)를 통과하는 냉각수라인이 구비되는 냉각수 사이클(720)을 포함하며,
상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 하나의 모듈에 일체로 구성되고,
상기 냉각수 사이클(720)은 냉각수와 공기를 열교환시키는 저온 라디에이터(600)를 통과하며,
상기 냉각수 사이클(720)은, 전장부품(110)과 열교환하며 상기 칠러(414)를 통과하는 제1 냉각수라인(424)과, 상기 저온 라디에이터(600)를 통과하고 상기 제1 냉각수라인(424)에서 분지되는 제2 냉각수라인(603)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.A compressor 411 that compresses and discharges the refrigerant, a condenser 412 that condenses the refrigerant, an expansion valve 413 that expands the refrigerant, and a chiller 414 that exchanges heat between the refrigerant and the cooling water are connected to the refrigerant line 415. A refrigerant cycle 710 provided in sequence; and
It includes a cooling water cycle 720 provided with a cooling water line passing through the chiller 414,
The refrigerant cycle 710 and the cooling water cycle 720 are integrally configured in one module,
The cooling water cycle 720 passes through a low-temperature radiator 600 that exchanges heat between cooling water and air.
The cooling water cycle 720 exchanges heat with the electric component 110 and the first cooling water line 424 passing through the chiller 414 and the low-temperature radiator 600 passes through the first cooling water line 424 A vehicle thermal management system comprising a second coolant line 603 branched from. 제8 항에 있어서,
냉각수를 상기 칠러(414)와 상기 저온 라디에이터(600)로 선택적으로 유동시키는 밸브(420)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.According to claim 8,
A thermal management system for a vehicle, characterized in that a valve 420 for selectively flowing coolant to the chiller 414 and the low-temperature radiator 600 is provided. 제1 항에 있어서,
상기 냉각수 사이클(720)은 전장부품(110)과 열교환하며,
상기 전장부품(110)은,
자율주행 시스템의 컨트롤 박스, 컴퓨터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 중 적어도 하나의 전자장치이거나, 배터리인 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.According to claim 1,
The cooling water cycle 720 exchanges heat with the electric component 110,
The electric component 110,
A vehicle thermal management system, characterized in that it is an electronic device of at least one of a control box, computer, lidar, radar, and sensor of an autonomous driving system, or a battery. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 흡기구와 배기구는 다른면에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.According to claim 1,
The thermal management system for a vehicle, characterized in that the intake and exhaust ports are disposed on different surfaces. 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(411)와, 냉매를 응축하는 컨덴서(412)와, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(413)와, 냉매를 냉각수와 열교환시키는 칠러(414)가 냉매라인(415)에 순차로 구비되는 냉매 사이클(710); 및
상기 칠러(414)를 통과하는 냉각수라인이 구비되는 냉각수 사이클(720)을 포함하며,
상기 냉매 사이클(710) 및 냉각수 사이클(720)은 하나의 모듈에 일체로 구성되고,
상기 냉각수 사이클(720)은 냉각수와 공기를 열교환시키는 저온 라디에이터(600)를 통과하며,
하나의 블로워(620)를 이용하여 저온 라디에이터(600) 또는 컨덴서(412)에 공기를 공급하여 냉각수 또는 냉매와 열교환하고,
상기 블로워(620)로 흡입된 공기는 냉방부하에 따라 저온 라디에이터(600)의 냉각수와 열교환하는 경우 컨덴서(412)는 열교환없이 통과하고 컨덴서(412)의 냉매와 열교환하는 경우에는 저온 라디에이터(600)를 열교환없이 통과하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.A compressor 411 that compresses and discharges the refrigerant, a condenser 412 that condenses the refrigerant, an expansion valve 413 that expands the refrigerant, and a chiller 414 that exchanges heat between the refrigerant and the cooling water are connected to the refrigerant line 415. A refrigerant cycle 710 provided in sequence; and
It includes a cooling water cycle 720 provided with a cooling water line passing through the chiller 414,
The refrigerant cycle 710 and the cooling water cycle 720 are integrally configured in one module,
The cooling water cycle 720 passes through a low-temperature radiator 600 that exchanges heat between cooling water and air.
Air is supplied to the low-temperature radiator 600 or the condenser 412 using one blower 620 to exchange heat with the cooling water or refrigerant,
When the air sucked into the blower 620 exchanges heat with the cooling water of the low-temperature radiator 600 according to the cooling load, the condenser 412 passes without heat exchange, and when it exchanges heat with the refrigerant of the condenser 412, the low-temperature radiator 600 Thermal management system for a vehicle, characterized in that passes through without heat exchange.
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