KR20120137655A

KR20120137655A - 하이브리드 차량의 냉각 시스템

Info

Publication number: KR20120137655A
Application number: KR1020110056626A
Authority: KR
Inventors: 양승주
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2012-12-24

Abstract

본 발명은 하나의 워터펌프에 엔진과 PE부품을 병렬로 연결하여 보다 적은 부품으로 엔진과 PE부품의 냉각이 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 차량의 원가와 중량 저감에 기여하며, 차량의 NVH 성능 향상에 일조할 수 있고, 차량 내의 배치 공간 확보 측면에서 상대적으로 유리한 특성을 확보할 수 있도록 한다.

Description

하이브리드 차량의 냉각 시스템{Cooling System for Hybrid Vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내연기관인 엔진의 냉각과 전기모터를 구동하기 위한 전력전자부품(PE: Power Electronics 부품)의 냉각이 모두 필요한 차량의 냉각 시스템에 관한 기술이다.

하이브리드 차량에는 엔진을 냉각시키기 위한 쿨링루트 이외에 PE부품의 냉각을 위한 쿨링루트가 더 구비되어야 하는 바, 종래의 하이브리드 차량은 도 1에 예시된 바와 같이 엔진용 쿨링루트와 PE부품용 쿨링루트가 별도로 구비되어 있다.

상기와 같은 독립적인 냉각 구조는 복수개의 워터펌프가 필요하여 차량의 중량 및 원가를 상승시키는 요인이 되며, 복수의 워터펌프가 작동하면서 발생하는 소음과 진동은 차량의 NVH성능을 악화시키는 요인으로 작용하게 된다.

또한, 두 개의 독립적인 쿨링루트를 형성하기 위해 상대적으로 많은 호스류가 필요하고, 이는 상기한 바와 같은 복수의 워터펌프와 함께 차량 내의 배치 공간 확보 등에 있어서, 불리한 요소로 작용하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 하나의 워터펌프에 엔진과 PE부품을 병렬로 연결하여 보다 적은 부품으로 엔진과 PE부품의 냉각이 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 차량의 원가와 중량 저감에 기여하며, 차량의 NVH 성능 향상에 일조할 수 있고, 차량 내의 배치 공간 확보 측면에서 상대적으로 유리한 하이브리드 차량의 냉각 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 냉각 시스템은

모터로터의 양측에 각각 별도의 제1펌프 및 제2펌프가 구비된 듀얼펌프와;

상기 듀얼펌프의 제1펌프에 연결된 엔진측 냉각루트와;

상기 듀얼펌프의 제2펌프에 연결된 PE부품측 냉각루트와;

상기 엔진측 냉각루트 및 PE부품측 냉각루트 모두에 공통적으로 연결됨과 아울러 상기 듀얼펌프의 제1펌프 및 제2펌프로 연결되는 리저버탱크;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 워터펌프에 엔진과 PE부품을 병렬로 연결하여 보다 적은 부품으로 엔진과 PE부품의 냉각이 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 차량의 원가와 중량 저감에 기여하며, 차량의 NVH 성능 향상에 일조할 수 있고, 차량 내의 배치 공간 확보 측면에서 상대적으로 유리한 특성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 차량의 냉각 시스템을 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 냉각 시스템을 설명한 도면,
도 3은 본 발명에 사용되는 듀얼펌프의 구조를 설명한 도면,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면 개략도,
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 냉각 시스템의 작용을 설명한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예의 하이브리드 차량의 냉각 시스템은, 모터로터(1)의 양측에 각각 별도의 제1펌프(3) 및 제2펌프(5)가 구비된 듀얼펌프(7)와; 상기 듀얼펌프(7)의 제1펌프(3)에 연결된 엔진측 냉각루트(9)와; 상기 듀얼펌프(7)의 제2펌프(5)에 연결된 PE부품측 냉각루트(11)와; 상기 엔진측 냉각루트(9)및 PE부품측 냉각루트(11) 모두에 공통적으로 연결됨과 아울러 상기 듀얼펌프(7)의 제1펌프(3) 및 제2펌프(5)로 연결되는 리저버탱크(13)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 듀얼펌프(7)와 리저버탱크(13)를 공통으로 하여 엔진측 냉각루트(9)와 PE부품측 냉각루트(11)가 병렬로 연결되도록 함으로써, 상기 듀얼펌프(7)로 상기 두 냉각루트의 냉각수 유동에 필요한 펌핑작용이 모두 이루어지게 하고, 리저버탱크(13)로 하나로 축소하여 공통적으로 사용할 수 있도록 하며, 그에 따른 관로들의 축소가 가능하도록 한 것이다.

상기 듀얼펌프(7)는 중앙의 모터로터(1)와, 상기 모터로터(1)의 일측에 연결된 제1펌프로터(15)와, 상기 제1펌프로터(15)를 감싸서 펌핑공간을 형성함과 아울러 흡입구와 배출구를 구비한 제1펌프하우징(17)과, 상기 모터로터(1)의 타측에 연결된 제2펌프로터(19)와, 상기 제2펌프로터(19)를 감싸서 펌핑공간을 형성함과 아울러 흡입구와 배출구를 구비한 제2펌프하우징(21)을 포함하여 구성되는 바, 상기 제1펌프로터(15)와 제1펌프하우징(17)이 상기 제1펌프(3)를 구성하고, 상기 제2펌프로터(19)와 제2펌프하우징(21)이 상기 제2펌프(5)를 구성하는 것이다.

또한, 상기 듀얼펌프(7)는 상기 모터로터(1)와 제1펌프로터(15) 사이에서 상기 모터로터(1)의 동력을 상기 제1펌프로터(15)에 단속적으로 공급할 수 있도록 설치된 제1클러치(23)와, 상기 모터로터(1)와 제2펌프로터(19) 사이에서 상기 모터로터(1)의 동력을 상기 제2펌프로터(19)에 단속적으로 공급할 수 있도록 설치된 제2클러치(25)를 구비함으로써, 상기 제1펌프(3)와 제2펌프(5)를 선택적으로 필요에 따라 구동할 수 있도록 한다.

상기 엔진측 냉각루트는 상기 제1펌프(3)와 연결된 엔진과, 상기 엔진에 연결됨과 아울러 상기 제1펌프(3)로 연결되어 냉각수의 폐루프를 형성하는 엔진라디에이터를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 엔진측 냉각루트에는 상기 엔진라디에이터에 병렬로 상기 엔진과 제1펌프(3) 사이를 연결하여 냉각수의 폐루프를 형성하도록 설치된 히터코어가 구비되고, 상기 엔진으로부터 상기 엔진라디에이터 및 상기 히터코어로 연결되는 관로에는 각각의 관로를 개폐할 수 있도록 라디에이터밸브(27)와 히터밸브(29)가 각각 설치된 구조이다.

따라서, 상기 라디에이터밸브(27)를 개방한 경우에만, 엔진으로부터 상기 엔진라디에이터를 거쳐 상기 제1펌프(3)로 연결되는 냉각수 유동이 형성되고, 상기 히터밸브(29)를 개방한 경우에만, 상기 엔진으로부터 상기 히터코어를 거쳐 상기 제1펌프(3)로 연결되는 냉각수 유동이 형성되는 것이다.

또한, 상기 엔진측 냉각루트에는 상기 엔진라디에이터의 오버히트 상태시 상기 리저버탱크(13)에 연결되도록, 상기 엔진라디에이터와 리저버탱크(13)를 연결하는 오버히트라인(31)이 구비되어 있다.

한편, 상기 PE부품측 냉각루트는 상기 제2펌프(5)에 연결된 PE부품과, 상기 PE부품과 상기 리저버탱크(13) 사이를 연결하도록 설치된 PE라디에이터를 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 하이브리드 차량의 냉각 시스템의 작용을 도 5 내지 도 10을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 엔진측 냉각루트(9)만 작동되고 PE부품측의 냉각작용은 이루어지지 않는 상태로서, 상기 듀얼펌프(7)는 제1클러치(23)만 체결되고 제2클러치(25)는 해제되어 상기 제1펌프(3)만 작동되면서 냉각수를 엔진으로 송출하고, 엔진을 냉각한 냉각수는 상기 엔진라디에이터에서 냉각되어 다시 상기 제1펌프(3)로 순환하는 것이다.

이때, 상기 라디에이터밸브(27)는 개방되어 있고, 상기 히터밸브(29)는 닫혀 있어서, 히터코어에 의한 실내 난방은 이루어지지 않고 있다.

도 6은 상기와는 반대로 엔진이 작동하지 않는 경우로서, PE부품측 냉각루트(11)만이 작동하고 있다.

즉, 상기 듀얼펌프(7)의 제2클러치(25)가 체결되고 제1클러치(23)는 해제되어, 상기 제2펌프(5)가 토출하는 냉각수는 상기 PE부품을 냉각시키고, 이어 상기 PE라디에이터에서 냉각되어 상기 리저버탱크(13)를 거쳐 다시 상기 제2펌프(5)로 순환되는 것이다.

도 7은 상기 듀얼펌프(7)의 제1클러치(23)와 제2클러치(25)가 모두 체결되어, 상기 제1펌프(3) 및 제2펌프(5)가 모두 펌핑작용을 함으로써, 상기 엔진측 냉각루트(9)와 PE부품측 냉각루트(11)가 모두 냉각작용을 하는 상태이다.

도 8은 엔진 작동중 실내난방을 위한 상태로서, 상기 제1클러치(23)만 체결되고 상기 히터밸브(29)와 라디에이터밸브(27)가 개방되어, 상기 제1펌프(3)가 토출하는 냉각수가 엔진을 거쳐 상기 히터코어와 엔진라디에이터를 통과하는 상태이다.

도 9는 엔진의 작동은 정지되었으나 엔진의 폐열로 실내 난방이 이루어지는 상태를 설명한 것으로서, 상기 히터밸브(29)만 개방되고 상기 라디에이터밸브(27)는 차단하여, 상기 엔진을 통과한 냉각수가 상기 히터코어로만 통과하여 순환하도록 한 것이다. 이는 하이브리드 차량은 수시로 엔진이 온오프되는 특성이 있어서, 이에 대응하기 위한 것이다.

도 10은 엔진과 PE부품을 동시에 냉각시키는 상태이면서, 아울러 실내의 난방이 이루어지고 있는 상태로서, 상기 제1클러치(23)와 제2클러치(25)가 모두 체결되어 제1펌프(3)와 제2펌프(5)가 모두 작동하며, 상기 히터밸브(29)와 라디에이터밸브(27)가 모두 개방된 상태이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 하나의 듀얼펌프로 엔진측 냉각루트와 PE부품측 냉각루트를 모두 구동하도록 함으로써, 기존의 냉각 시스템과 동등한 수준의 냉각 효과를 확보하면서도, 사용되는 부품수가 축소되어 중량 및 원가 절감이 가능하고, 그 설치공간상의 제약이 크게 줄어들며, 차량의 NVH성능의 향상에도 기여할 수 있다.

1; 모터로터
3; 제1펌프
5; 제2펌프
7; 듀얼펌프
9; 엔진측 냉각루트
11; PE부품측 냉각루트
13; 리저버탱크
15; 제1펌프로터
17; 제1펌프하우징
19; 제2펌프로터
21; 제2펌프하우징
23; 제1클러치
25; 제2클러치
27; 라디에이터밸브
29; 히터밸브
31; 오버히트라인

Claims

모터로터(1)의 양측에 각각 별도의 제1펌프(3) 및 제2펌프(5)가 구비된 듀얼펌프(7)와;
상기 듀얼펌프(7)의 제1펌프(3)에 연결된 엔진측 냉각루트와;
상기 듀얼펌프(7)의 제2펌프(5)에 연결된 PE부품측 냉각루트와;
상기 엔진측 냉각루트 및 PE부품측 냉각루트 모두에 공통적으로 연결됨과 아울러 상기 듀얼펌프(7)의 제1펌프(3) 및 제2펌프(5)로 연결되는 리저버탱크(13);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 엔진측 냉각루트는
상기 제1펌프(3)와 연결된 엔진과;
상기 엔진에 연결됨과 아울러 상기 제1펌프(3)로 연결되어 냉각수의 폐루프를 형성하는 엔진라디에이터;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 엔진측 냉각루트에는 상기 엔진라디에이터에 병렬로 상기 엔진과 제1펌프(3) 사이를 연결하여 냉각수의 폐루프를 형성하도록 설치된 히터코어가 더 구비되고;
상기 엔진으로부터 상기 엔진라디에이터 및 상기 히터코어로 연결되는 관로에는 각각의 관로를 개폐할 수 있도록 라디에이터밸브(27)와 히터밸브(29)가 각각 설치된 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 엔진라디에이터의 오버히트 상태시 상기 리저버탱크(13)에 연결되도록, 상기 엔진라디에이터와 리저버탱크(13)를 연결하는 오버히트라인(31)을 더 구비한 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 PE부품측 냉각루트는
상기 제2펌프(5)에 연결된 PE부품과;
상기 PE부품과 상기 리저버탱크(13) 사이를 연결하도록 설치된 PE라디에이터;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 듀얼펌프(7)는 상기 제1펌프(3)와 제2펌프(5)에 각각 상기 모터로터(1)의 동력을 단속하여 공급할 수 있도록 설치된 제1클러치(23)와 제2클러치(25)를 포함하여 구성된 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉각 시스템.
중앙의 모터로터(1)와;
상기 모터로터(1)의 일측에 연결된 제1펌프로터(15)와;
상기 제1펌프로터(15)를 감싸서 펌핑공간을 형성함과 아울러 흡입구와 배출구를 구비한 제1펌프하우징(17)과;
상기 모터로터(1)의 타측에 연결된 제2펌프로터(19)와;
상기 제2펌프로터(19)를 감싸서 펌핑공간을 형성함과 아울러 흡입구와 배출구를 구비한 제2펌프하우징(21);
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼펌프.
청구항 7에 있어서,
상기 모터로터(1)와 제1펌프로터(15) 사이에서 상기 모터로터(1)의 동력을 상기 제1펌프로터(15)에 단속적으로 공급할 수 있도록 설치된 제1클러치(23)와;
상기 모터로터(1)와 제2펌프로터(19) 사이에서 상기 모터로터(1)의 동력을 상기 제2펌프로터(19)에 단속적으로 공급할 수 있도록 설치된 제2클러치(25);
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼펌프.