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KR20170012619A - Thermal management system of battery for vehicle - Google Patents

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KR20170012619A
KR20170012619A KR1020150102870A KR20150102870A KR20170012619A KR 20170012619 A KR20170012619 A KR 20170012619A KR 1020150102870 A KR1020150102870 A KR 1020150102870A KR 20150102870 A KR20150102870 A KR 20150102870A KR 20170012619 A KR20170012619 A KR 20170012619A
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cooling water
battery
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chiller
water line
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Inventor
황인국
이해준
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전기구동장치와 수냉라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 제2냉각수라인을 통해 배터리를 연결하고, 상기 제2냉각수라인에는 분기라인을 통해 칠러를 병렬로 설치하며, 밸브수단을 제어하여 상기 칠러와 수냉라디에이터 중 하나 또는 모두를 이용하여 상기 배터리를 냉각하도록 함으로써, 상기 수냉라디에이터와 칠러의 병렬 연결구조로 인해 상기 칠러측 유량 조절이 가능하여 칠러에 걸리는 부하를 제어할 수 있고, 이로인해 차실내 냉방을 고려한 상기 배터리 냉각이 가능함과 아울러 압축기의 소비동력을 감소시키고 차량의 주행거리를 증대할 수 있으며, 또한 상기 칠러의 미사용시에는 칠러를 바이패스 할 수 있어 불필요한 저항을 제거하여 냉각수 유량 감소를 방지하고, 상기 배터리의 냉각 성능 증대로 인해 배터리의 효율이 증대되어 차량 주행거리를 더욱 증대할 수 있는 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal management system for a vehicle battery. More particularly, the present invention relates to a system for connecting a battery through a second cooling water line to a first cooling water line for circulating cooling water through an electric driving device and a water- The chiller is installed in parallel through the branch line and the valve means is controlled to cool the battery using one or both of the chiller and the water-cooled radiator, whereby the chiller-side flow rate due to the parallel connection structure of the water- It is possible to control the load applied to the chiller so that it is possible to cool the battery in consideration of the cooling of the vehicle in the vehicle, reduce the consumption power of the compressor and increase the traveling distance of the vehicle, When chiller is bypassed, unnecessary resistance is removed and cooling water Prevent the reduction, and it is the efficiency of the battery increases due to the increased cooling capacity of the battery on the thermal management system for a vehicle battery which can further increase the driving distance.

Description

차량용 배터리의 열관리 시스템{Thermal management system of battery for vehicle}Technical Field [0001] The present invention relates to a thermal management system of a battery,

본 발명은 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전기구동장치와 수냉라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 제2냉각수라인을 통해 배터리를 연결하고, 상기 제2냉각수라인에는 분기라인을 통해 칠러를 병렬로 설치하며, 밸브수단을 제어하여 상기 칠러와 수냉라디에이터 중 하나 또는 모두를 이용하여 상기 배터리를 냉각하도록 한 차량용 배터리의 열관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal management system for a vehicle battery. More particularly, the present invention relates to a system for connecting a battery through a second cooling water line to a first cooling water line for circulating cooling water through an electric driving device and a water- The chiller is installed in parallel through the branch line, and the valve is controlled to cool the battery using one or both of the chiller and the water-cooled radiator.

최근 자동차는 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차나 전기자동차의 개발이 전 세계적으로 활발히 개발되고 있는 실정이다.Recently, automobiles are environmentally friendly in automobiles using combustion engines, and other types of automobiles considering fuel economy, such as hybrid automobiles and electric vehicles, are being actively developed all over the world.

하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기에너지로 구동되는 모터를 연계하여 두가지의 동력원으로 차량을 구동하고, 전기자동차는 전기에너지로 구동되는 모터만으로 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 저감과 함께 연비향상의 효과로 인하여 미국과 일본을 중심으로 최근 각광을 받고있는 현실대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.Hybrid vehicles are driven by two motive power sources in conjunction with a conventional engine and a motor driven by electric energy, and electric vehicles are driven by electric motors driven by electric energy. Therefore, it is possible to reduce environmental pollution by exhaust gas, Due to the enhancement effect, it is becoming a reality alternative next generation automobile which has recently been spotlighted mainly in the United States and Japan.

이러한 하이브리드 자동차나 전기자동차에는 고용량 배터리가 장착되어 필요시 모터로 전력을 공급하고 차량의 감속, 정지시 재생동력원으로 부터 생성되는 전기에너지를 배터리로 충전하는 역할을 하고 있다.These hybrid cars and electric vehicles are equipped with a high capacity battery, which supplies power to the motor when necessary, and charges the battery with electric energy generated from the regenerative power source when the vehicle decelerates or stops.

그러나, 이와 같은 고용량 배터리는 충전과 방전을 반복하는 동안 발열하게 되고 온도가 급격히 상승할 경우 배터리의 수명을 단축시키게 됨은 물론 배터리를 최적의 상태로 사용할 수 없기 때문에, 배터리의 최적성능을 유지하기 위해서는 배터리를 적절히 냉각하는 시스템이 필요하게 된다.However, such a high-capacity battery generates heat during repeated charging and discharging. When the temperature rises sharply, the battery life is shortened. In addition, since the battery can not be used in an optimal state, A system for appropriately cooling the battery is required.

도 1은 종래 차량용 배터리 냉각 시스템의 제1방식을 나타내는 구성도이고, 도 2는 종래 차량용 배터리 냉각 시스템의 제2방식을 나타내는 구성도로써, 간략히 설명하면, 크게 차량 배터리(2)와 칠러(3)로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인(A)과, 전기구동장치(11)와 수냉라디에이터(12)로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인(B)과, 상기 칠러(3)로 냉매를 순환시키는 냉매순환라인(R)을 포함하여 구성된다.2 is a block diagram showing a second mode of a battery cooling system for a conventional vehicle. Referring to FIG. 1, the battery cooling system includes a vehicle battery 2 and a chiller 3 A second cooling water line B for circulating cooling water through the electric driving device 11 and the water cooling radiator 12 and a second cooling water line B for circulating the refrigerant through the chiller 3, And a refrigerant circulation line (R).

또한, 상기 제1냉각수라인(A)에는 제1워터펌프(1)가 설치되고, 제2냉각수라인(B)에는 제2워터펌프(10)가 설치된다.The first water pump 1 is installed in the first cooling water line A and the second water pump 10 is installed in the second cooling water line B.

그리고, 상기 제1냉각수라인(A)과 제2냉각수라인(B)은 방향전환밸브(20)를 통해 연결된다.The first cooling water line (A) and the second cooling water line (B) are connected through a direction switching valve (20).

한편, 상기 냉매순환라인(R)에는, 압축기(30), 응축기(31), 팽창밸브(32), 증발기(33)가 설치된다.A compressor 30, a condenser 31, an expansion valve 32, and an evaporator 33 are installed in the refrigerant circulation line R. [

또한, 상기 냉매순환라인(R)에는 냉매가 상기 팽창밸브(32)와 증발기(33)를 바이패스하도록 냉매 병렬라인(R1)이 설치되며, 상기 냉매 병렬라인(R1)에 상기 칠러(3)가 연결 설치된다.The refrigerant circulation line R is provided with a refrigerant parallel line R1 for bypassing the expansion valve 32 and the evaporator 33. The refrigerant parallel line R1 is connected to the chiller 3, .

이때, 상기 칠러(3)의 입구측 냉매 병렬라인(R1)에는 보조 팽창밸브(32a)가 설치된다.At this time, the auxiliary expansion valve 32a is installed in the refrigerant parallel line R1 on the inlet side of the chiller 3.

상기 칠러(3)는 상기 보조 팽창밸브(32a)를 통과한 저온 냉매와 상기 제1냉각수라인(A)을 순환하는 냉각수를 열교환하여 냉각시키게 된다.The chiller (3) cools the low temperature refrigerant passing through the auxiliary expansion valve (32a) and the cooling water circulating the first cooling water line (A) by heat exchange.

따라서, 도 1과 같은 제1방식의 경우에는, 상기 방향전환밸브(20)의 제어를 통해 제1냉각수라인(A)과 제2냉각수라인(B)이 각각 독립적인 라인을 구성하게 되어,1, the first cooling water line A and the second cooling water line B constitute independent lines through the control of the direction switching valve 20,

상기 제1냉각수라인(A)에서는 제1워터펌프(1)에 의해 순환하는 냉각수가 상기 칠러(3)에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 후 상기 배터리(2)로 순환하여 배터리(2)를 냉각시키게 되고,In the first cooling water line (A), cooling water circulated by the first water pump (1) is cooled by heat exchange with the refrigerant in the chiller (3), and then circulated to the battery (2) Cooled,

상기 제2냉각순환라인(B)에서는 제2워터펌프(10)에 의해 순환하는 냉각수가 상기 수냉라디에이터(12)에서 공기와의 열교환에 의해 냉각된 후 상기 전기구동장치(11)로 순환하여 전기구동장치(11)를 냉각시키게 된다.In the second cooling circulation line (B), cooling water circulated by the second water pump (10) is cooled by heat exchange with air in the water-cooled radiator (12), and circulated to the electric driving device (11) Thereby cooling the drive unit 11. [

그리고, 도 2와 같은 제2방식의 경우에는, 상기 방향전환밸브(20)의 제어를 통해 상기 제1냉각수라인(A)과 제2냉각수라인(B)이 직렬로 연결되며, 이때 상기 제1,2워터펌프(1,10)가 모두 가동하여 상기 칠러(3)에서 냉매와 열교환 및 상기 수냉라디에이터(12)에서 공기와 열교환을 통해 냉각수를 냉각하여 상기 배터리(2)를 냉각하게 된다.2, the first cooling water line A and the second cooling water line B are connected in series through the control of the direction switching valve 20, And the two water pumps 1 and 10 operate to cool the battery 2 by cooling the cooling water through heat exchange with the coolant in the chiller 3 and heat exchange with air in the water-cooled radiator 12.

그러나, 상기 종래기술은, 상기 제2방식의 수냉라디에이터(12)와 칠러(3)로 배터리(2) 냉각시, 냉각수 모든 유량이 칠러(3)를 통과하면서 냉매와 열교환하기 때문에 배터리(2) 발열에 따라 냉매순환라인(R)을 통한 차실내 냉방이 영향을 받는 문제가 있고, 압축기(30)의 소비동력이 증가하기 때문에 배터리(2) 냉각으로 인한 차량의 주행거리가 감소하는 문제가 있다.However, when the battery 2 is cooled by the water-cooled radiator 12 and the chiller 3 of the second scheme, all of the cooling water flows through the chiller 3 while exchanging heat with the refrigerant, There is a problem that the indoor cooling of the vehicle through the refrigerant circulation line R is affected by the heat generation and the consumption power of the compressor 30 is increased so that the travel distance of the vehicle due to the cooling of the battery 2 is reduced .

또한, 상기 제2방식에서 냉매순환라인(R)의 냉매가 칠러(3)를 사용하지 않는 조건에서도 냉각수는 칠러(3)를 통과하기 때문에 불필요한 저항이 되어 냉각수 유량을 감소시키는 문제가 있다.Further, in the second system, since the cooling water passes through the chiller 3 even under the condition that the refrigerant of the refrigerant circulation line R does not use the chiller 3, there is a problem that unnecessary resistance is caused and the flow rate of the cooling water is reduced.

아울러, 상기 제2방식에서 두 개의 워터펌프(1,10)를 모두 작동시켜야 냉각수가 순환하게 되고, 이는 불필요한 전력 손실로 이어져 차량 주행거리를 감소시키는 문제가 있었다.In addition, in the second system, both of the water pumps 1 and 10 must be operated to circulate cooling water, which leads to unnecessary power loss, thereby reducing the travel distance of the vehicle.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전기구동장치와 수냉라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 제2냉각수라인을 통해 배터리를 연결하고, 상기 제2냉각수라인에는 분기라인을 통해 칠러를 병렬로 설치하며, 밸브수단을 제어하여 상기 칠러와 수냉라디에이터 중 하나 또는 모두를 이용하여 상기 배터리를 냉각하도록 함으로써, 상기 수냉라디에이터와 칠러의 병렬 연결구조로 인해 상기 칠러측 유량 조절이 가능하여 칠러에 걸리는 부하를 제어할 수 있고, 이로인해 차실내 냉방을 고려한 상기 배터리 냉각이 가능함과 아울러 압축기의 소비동력을 감소시키고 차량의 주행거리를 증대할 수 있으며, 또한 상기 칠러의 미사용시에는 칠러를 바이패스 할 수 있어 불필요한 저항을 제거하여 냉각수 유량 감소를 방지하고, 상기 배터리의 냉각 성능 증대로 인해 배터리의 효율이 증대되어 차량 주행거리를 더욱 증대할 수 있는 차량용 배터리의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to connect a battery to a first cooling water line for circulating cooling water through an electric driving device and a water-cooled radiator through a second cooling water line, And the battery is cooled by using one or both of the chiller and the water-cooled radiator by controlling the valve means, so that the chiller-side flow rate can be adjusted by the parallel connection structure of the water-cooled radiator and the chiller, Thereby reducing the power consumption of the compressor and increasing the traveling distance of the vehicle. In addition, when the chiller is not in use, Thereby preventing unnecessary resistance from being removed and preventing a reduction in the flow rate of the cooling water, The present invention provides a thermal management system for a vehicle battery that can increase the efficiency of the battery due to an increase in cooling performance of the battery, thereby further increasing the mileage of the vehicle.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기구동장치와 수냉라디에이터를 연결하여 냉각수와 상기 전기구동장치를 열교환시키는 제1냉각수라인과, 상기 제1냉각수라인에 배터리를 연결하여 냉각수와 상기 배터리를 열교환시키는 제2냉각수라인과, 상기 배터리의 출구측 제2냉각수라인에서 분기되어 칠러와 연결되며, 상기 배터리를 통과한 냉각수의 일부 또는 전부를 상기 칠러와 열교환시킨후 배터리측으로 유동시키는 분기라인과, 상기 제1,2냉각수라인에 설치되어 상기 제1,2냉각수라인과 분기라인의 냉각수 흐름을 제어하는 밸브수단을 포함하며, 상기 밸브수단을 제어하여 상기 칠러와 수냉라디에이터 중 하나 또는 모두를 이용하여 상기 배터리를 냉각하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a refrigerator comprising: a first cooling water line connecting an electric driving device and a water-cooled radiator to exchange heat between the cooling water and the electric driving device; A branch line connected to the chiller which is branched from the second cooling water line at the outlet side of the battery and exchanges part or all of the cooling water having passed through the battery with the chiller and flows to the battery side; And a valve means provided in the first and second cooling water lines for controlling the flow of cooling water in the first and second cooling water lines and the branch line, wherein the control means controls the valve means so as to use either or both of the chiller and the water- And the battery is cooled.

본 발명은, 전기구동장치와 수냉라디에이터로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인에 제2냉각수라인을 통해 배터리를 연결하고, 상기 제2냉각수라인에는 분기라인을 통해 칠러를 병렬로 설치하며, 밸브수단을 제어하여 상기 칠러와 수냉라디에이터 중 하나 또는 모두를 이용하여 상기 배터리를 냉각하도록 함으로써, 상기 수냉라디에이터와 칠러의 병렬 연결구조로 인해 상기 칠러측 유량 조절이 가능하여 칠러에 걸리는 부하를 제어할 수 있고, 이로인해 차실내 냉방을 고려한 상기 배터리 냉각이 가능함과 아울러 압축기의 소비동력을 감소시키고 차량의 주행거리를 증대할 수 있다.The present invention is characterized in that a battery is connected to a first cooling water line for circulating cooling water through an electric driving device and a water-cooled radiator through a second cooling water line, and a chiller is installed in parallel in the second cooling water line through a branch line, And the battery is cooled by using one or both of the chiller and the water-cooled radiator. Thus, the chiller-side flow rate can be controlled by the parallel connection structure of the water-cooled radiator and the chiller, This allows cooling of the battery in consideration of the cooling of the vehicle interior, reducing the power consumption of the compressor and increasing the traveling distance of the vehicle.

또한, 상기 칠러의 미사용시에는 칠러를 바이패스 할 수 있어 불필요한 저항을 제거하여 냉각수 유량 감소를 방지하고, 상기 배터리의 냉각 성능 증대로 인해 배터리의 효율이 증대되어 차량 주행거리를 더욱 증대할 수 있다.In addition, when the chiller is not used, the chiller can be bypassed, thereby eliminating unnecessary resistance, preventing a decrease in the flow rate of the cooling water, and increasing the efficiency of the battery due to an increase in cooling performance of the battery, .

그리고, 상기 칠러의 미사용시에는 제1냉각수라인의 제1워터펌프만으로 냉각수 순환이 가능하므로 불필요한 전력 손실을 막아 차량 주행거리를 더욱 증대할 수 있다.When the chiller is not used, the cooling water can be circulated only by the first water pump of the first cooling water line, so that unnecessary power loss can be prevented and the traveling distance of the vehicle can be further increased.

또한, 상기 수냉라디에이터 및 칠러와, 가열수단을 이용하여 상기 배터리의 냉각 뿐만 아니라 가열까지 수행함으로써, 상기 배터리의 온도를 최적으로 유지하여 배터리의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by cooling the battery by using the water-cooled radiator, chiller, and heating means as well as heating, the temperature of the battery can be optimally maintained to improve the efficiency of the battery.

도 1은 종래 차량용 배터리 냉각 시스템의 제1방식을 나타내는 구성도,
도 2는 종래 차량용 배터리 냉각 시스템의 제2방식을 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템을 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템의 제1방식(제1온도조건시)을 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템의 제2방식(제2온도조건시)을 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템의 제3방식(제3온도조건시)을 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템의 제4방식(제4온도조건시)을 나타내는 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a first mode of a conventional battery cooling system for a vehicle;
2 is a configuration diagram showing a second scheme of a battery cooling system for a conventional vehicle,
FIG. 3 is a configuration diagram showing a thermal management system for a vehicle battery according to the present invention;
4 is a configuration diagram showing a first system (at a first temperature condition) of the thermal management system for a vehicle battery according to the present invention;
5 is a configuration diagram showing a second system (at a second temperature condition) of the thermal management system for a vehicle battery according to the present invention;
6 is a configuration diagram showing a third system (at a third temperature condition) of the thermal management system for a vehicle battery according to the present invention;
7 is a configuration diagram showing a fourth system (at a fourth temperature condition) of the thermal management system for a vehicle battery according to the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 차량용 배터리의 열관리 시스템은, 제1냉각수라인(W1)과, 제2냉각수라인(W2)과, 분기라인(W3)과, 밸브수단을 포함하여 이루어지며, 상기 밸브수단을 제어하여 상기 분기라인(W3)의 칠러(102)와 상기 제1냉각수라인(W1)의 수냉라디에이터(112) 중 하나 또는 모두를 이용하여 배터리(100)를 냉각하거나 가열수단(103)을 통해 배터리(100)를 가열하는 배터리의 열관리 시스템으로써, 하이브리드 자동차 또는 전기자동차 뿐만 아니라 배터리(100)를 사용하는 차량에 모두 적용될 수 있다.The thermal management system for a vehicle battery according to the present invention comprises a first cooling water line (W1), a second cooling water line (W2), a branch line (W3) and a valve means, The battery 100 may be cooled by using one or both of the chiller 102 of the branch line W3 and the water cooling radiator 112 of the first cooling water line W1 or the battery 100 ), And can be applied not only to a hybrid vehicle or an electric vehicle but also to a vehicle using the battery 100. [

여기서, 상기 칠러(102)는 상기 분기라인(W3)의 냉각수와 차량 에어컨 시스템의 냉매순환라인(R)의 냉매를 열교환하는 열교환기이다.The chiller 102 is a heat exchanger for exchanging heat between the cooling water in the branch line W3 and the refrigerant in the refrigerant circulation line R of the vehicle air-conditioner system.

먼저, 상기 에어컨 시스템의 냉매순환라인(R)에는, 압축기(120)와, 응축기(121), 팽창수단(122), 증발기(123)가 순차적으로 연결되어 냉매가 순환하게 된다.First, a compressor 120, a condenser 121, an expansion device 122, and an evaporator 123 are sequentially connected to the refrigerant circulation line R of the air conditioning system, so that the refrigerant circulates.

상기 압축기(120)는, 엔진(내연기관) 또는 전기모터(미도시) 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.The compressor 120 is driven by receiving power from an engine (internal combustion engine) or an electric motor (not shown), sucks the refrigerant, compresses the refrigerant, and discharges the compressed refrigerant in a state of high temperature and high pressure.

상기 응축기(121)는, 차량 엔진룸의 전방측에 설치됨과 아울러 상기 압축기(120)에서 배출되어 상기 냉매순환라인(R)을 유동하는 냉매를 외기와 열교환시켜 응축시키게 된다.The condenser 121 is installed on the front side of the vehicle engine room and also discharges the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line R discharged from the compressor 120 by heat exchange with the outside air to condense the refrigerant.

상기 팽창수단(122)은 팽창밸브로 이루어져 상기 응축기(121)에서 배출되어 증발기(123)로 향하는 냉매를 팽창시킴은 물론 유량 조절을 하게 된다.The expansion means 122 is composed of an expansion valve. The expansion means 122 expands the refrigerant discharged from the condenser 121 to the evaporator 123, and controls the flow rate of the refrigerant.

상기 증발기(123)는 상기 팽창수단(122)에서 배출된 냉매를 차실내로 공급되는 공기를 서로 열교환시켜 증발시키게 되며, 이 과정에서 냉각된 공기를 차실내로 공급하여 냉방하게 된다.The evaporator 123 evaporates the refrigerant discharged from the expansion means 122 by exchanging heat with the air supplied to the interior of the vehicle. In this process, the cooled air is supplied to the interior of the vehicle and is cooled.

상기 증발기(123)는 공조케이스(미도시)의 내부에 설치된다.The evaporator 123 is installed inside an air conditioning case (not shown).

이와 같이, 상기 압축기(120)에서 압축된 후 배출된 고온의 냉매는 상기 응축기(121)에서 외부 공기와 열교환을 통해 응축된 후 상기 팽창수단(122)으로 유입되고, 상기 팽창수단(122)에서 팽창된 후 배출된 저온 냉매는 상기 증발기(123)에서 차실내로 공급되는 공기와 열교환을 통해 증발된 후 다시 상기 압축기(120)로 순환하게 되는 것이다.The high-temperature refrigerant compressed and discharged by the compressor 120 is condensed through heat exchange with the outside air in the condenser 121 and then flows into the expansion means 122. In the expansion means 122, The low-temperature refrigerant discharged after being expanded is evaporated through heat exchange with the air supplied to the vehicle interior from the evaporator 123, and then circulated to the compressor 120 again.

그리고, 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 칠러(102)를 병렬로 연결하여 냉매를 상기 칠러(102)측으로 순환시키는 냉매 병렬라인(R1)이 설치된다.The refrigerant circulation line R is provided with a refrigerant parallel line R1 connecting the chiller 102 in parallel to circulate the refrigerant to the chiller 102 side.

즉, 상기 냉매순환라인(R)에 상기 냉매 병렬라인(R1)이 병렬로 연결되는 것이다.That is, the refrigerant parallel line R1 is connected to the refrigerant circulation line R in parallel.

이때, 상기 냉매 병렬라인(R1)의 입구는 상기 응축기(121)와 팽창수단(122) 사이의 냉매순환라인(R)에 연결되고, 상기 냉매 병렬라인(R1)의 출구는 상기 증발기(123)와 압축기(120) 사이의 냉매순환라인(R)에 연결된다.The inlet of the refrigerant parallel line R1 is connected to the refrigerant circulation line R between the condenser 121 and the expansion means 122 and the outlet of the refrigerant parallel line R1 is connected to the evaporator 123, And the refrigerant circulation line (R) between the compressor (120) and the compressor (120).

따라서, 상기 응축기(121)에서 배출된 냉매는 둘로 양분되어 일부는 상기 냉매순환라인(R)을 따라 유동하고 일부는 상기 냉매 병렬라인(R1)을 따라 유동하게 되며, 이후 상기 각각 양분되어 유동하는 냉매는 상기 압축기(120)의 전단에서 합류되어 압축기(120)로 유동하게 된다.Accordingly, the refrigerant discharged from the condenser 121 is divided into two parts, so that a part of the refrigerant flows along the refrigerant circulation line R and a part thereof flows along the refrigerant parallel line R 1, The refrigerant is combined at the front end of the compressor (120) and flows to the compressor (120).

그리고, 상기 칠러(102)의 입구측 냉매 병렬라인(R1)에는 상기 칠러(102)로 향하는 냉매를 팽창시키는 보조 팽창수단(125)이 설치된다.An auxiliary expansion means 125 for expanding the refrigerant directed toward the chiller 102 is installed in the refrigerant parallel line R1 on the inlet side of the chiller 102.

상기 보조 팽창수단(125)은 냉매 유동을 오프할 수 있는 팽창밸브로 이루어져, 상기 응축기(121)에서 배출된 후 냉매 병렬라인(R1)으로 유동하는 냉매를 팽창시키게 되며, 물론 냉매 유량 조절도 하게 된다.The auxiliary expansion means 125 is constituted by an expansion valve capable of turning off the refrigerant flow. The auxiliary expansion means 125 expands the refrigerant flowing into the refrigerant parallel line R1 after being discharged from the condenser 121, do.

상기 칠러(102)는, 상기 제2냉각수라인(W2)의 냉각수가 유동하는 냉각수유로부(102a)와, 상기 에어컨시스템에서 냉매 병렬라인(R1)의 냉매가 유동하는 냉매유로부(102b)가 열교환 가능하게 구성되어 이루어진다.The chiller 102 is provided with a cooling water passage portion 102a through which the cooling water of the second cooling water line W2 flows and a refrigerant passage portion 102b through which the refrigerant of the refrigerant parallel line R1 flows in the air conditioning system So that heat exchange is possible.

즉, 상기 칠러(102)는, 상기 냉각수유로부(102a)와 냉매유로부(102b)가 교대로 적층된 구조의 판형 열교환기로 구성될 수 있다.That is, the chiller 102 may be a plate-type heat exchanger having a structure in which the cooling water passage portion 102a and the refrigerant passage portion 102b are alternately stacked.

그리고, 상기 제1냉각수라인(W1)은 전기구동장치(110)와 수냉라디에이터(112)를 연결하여 냉각수와 상기 전기구동장치(110)를 열교환시키게 되며, 즉, 상기 수냉라디에이터(112)를 통해 냉각된 냉각수를 상기 전기구동장치(110)로 순환시켜 전기구동장치(110)를 냉각시키게 된다.The first cooling water line W1 exchanges heat between the cooling water and the electric driving unit 110 by connecting the electric driving unit 110 and the water-cooled radiator 112, that is, through the water-cooled radiator 112 And the cooled cooling water is circulated to the electric driving device 110 to cool the electric driving device 110.

또한, 상기 전기구동장치(110)의 입구측 제1냉각수라인(W1)에는 제1워터펌프(113)가 설치되어 냉각수를 순환시키게 된다.A first water pump 113 is installed in the inlet-side first cooling water line W1 of the electric driving device 110 to circulate the cooling water.

상기 전기구동장치(110)로는, 전장품으로서 모터나 각종 전자부품 등이 있다.As the electric driving device 110, there are a motor and various electronic parts as electrical components.

이처럼, 상기 제1냉각수라인(W1)에는 제1워터펌프(113), 전기구동장치(110), 수냉라디에이터(112)가 순차적으로 연결된다.The first water pump 113, the electric drive unit 110, and the water-cooled radiator 112 are sequentially connected to the first cooling water line W1.

그리고, 상기 제2냉각수라인(W2)은, 상기 제1냉각수라인(W1)에 배터리(100)를 연결하여 냉각수와 상기 배터리(100)를 열교환시키게 된다.The second cooling water line W2 exchanges heat between the cooling water and the battery 100 by connecting the battery 100 to the first cooling water line W1.

즉, 상기 배터리(100)는 상기 제2냉각수라인(W2)을 통해 상기 제1냉각수라인(W1)에 병렬로 연결되는 것이다.That is, the battery 100 is connected in parallel to the first cooling water line W1 through the second cooling water line W2.

이때, 상기 제2냉각수라인(W2)은 상기 수냉라디에이터(112)와 제1워터펌프(113) 사이의 제1냉각수라인(W1)에 연결되는데, 즉, 상기 수냉라디에이터(112)에서 부터 제1냉각수라인(W1)을 흐르는 냉각수 유동방향으로 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)과 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)이 순차적으로 연결된다.At this time, the second cooling water line W2 is connected to the first cooling water line W1 between the water-cooled radiator 112 and the first water pump 113, that is, from the water-cooled radiator 112, The second cooling water line W2 on the inlet side of the battery 100 and the second cooling water line W2 on the outlet side of the battery 100 are sequentially connected in the cooling water flow direction flowing through the cooling water line W1.

다시말해, 상기 제1냉각수라인(W1)에는, 제1워터펌프(113), 전기구동장치(110), 제2방향전환밸브(131), 수냉라디에이터(112), 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2), 제1온오프밸브(133), 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)이 순차적으로 연결되는 것이다.In other words, the first water pump 113, the electric drive device 110, the second direction switching valve 131, the water-cooled radiator 112, the inlet side of the battery 100 The second cooling water line W2, the first on-off valve 133 and the outlet-side second cooling water line W2 of the battery 100 are sequentially connected.

또한, 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에는 상기 배터리(100)로 순환하는 냉각수를 가열하는 가열수단(103)이 설치된다.The second cooling water line W2 on the inlet side of the battery 100 is provided with a heating means 103 for heating the cooling water circulating through the battery 100. [

즉, 외기온도가 낮을 경우에는 상기 가열수단(103)을 통해 배터리(100)를 가열함으로써 배터리(100)의 온도를 최적으로 유지하여 배터리(100)의 효율을 향상시키게 된다.That is, when the outside air temperature is low, the temperature of the battery 100 is optimized by heating the battery 100 through the heating means 103, thereby improving the efficiency of the battery 100.

상기 가열수단(103)으로는 전기가열식 히터를 사용하는 것이 바람직하다.As the heating means 103, it is preferable to use an electric heater.

그리고, 상기 분기라인(W3)은, 상기 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)에서 분기되어 칠러(102)와 연결되며, 상기 배터리(100)를 통과한 냉각수의 일부 또는 전부를 상기 칠러(102)와 열교환시킨후 배터리(100)측으로 유동시키게 된다.The branch line W3 is branched from the second cooling water line W2 on the outlet side of the battery 100 and is connected to the chiller 102. The branch line W3 is connected to the chiller 102, Exchanges heat with the chiller 102, and then flows to the battery 100 side.

즉, 상기 분기라인(W3)은 상기 배터리(100)를 통과한 냉각수의 일부 또는 전부를 상기 칠러(102)를 통해 냉각한 후 배터리(100)측으로 재 순환시켜 배터리(100)를 냉각시키게 된다.That is, the branch line W3 cools some or all of the cooling water that has passed through the battery 100 through the chiller 102, and then circulates the cooling water to the battery 100 side to cool the battery 100.

이처럼, 상기 분기라인(W3)을 통해 상기 칠러(102)가 상기 제2냉각수라인(W2)에 병렬로 설치되므로 결국 상기 수냉라디에이터(112)와 칠러(102)가 병렬 연결구조로 구성되게 된다.Since the chiller 102 is installed in parallel with the second cooling water line W2 through the branch line W3, the water-cooled radiator 112 and the chiller 102 are configured in parallel.

또한, 상기 칠러(102)의 입구측 분기라인(W3)에는 제2워터펌프(101)가 설치되어 냉각수를 순환시키게 되며, 상기 제2워터펌프(101)는 상기 분기라인(W3)측으로 냉각수가 유동하는 경우에만 가동된다.A second water pump 101 is installed in the inlet side branch line W3 of the chiller 102 to circulate the cooling water and the second water pump 101 is connected to the branch line W3 side, It is activated only when it flows.

그리고, 상기 전기구동장치(110)의 출구측 제1냉각수라인(W1)과, 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)을 연결하는 연결라인(W4)이 더 설치되어, 상기 배터리(100)의 가열이 필요한 경우 상기 전기구동장치(110)를 통과한 냉각수를 상기 배터리(100)측으로 순환시키는 라인을 구성하게 된다.A connection line W4 for connecting the first cooling water line W1 on the outlet side of the electric driving device 110 and the second cooling water line W2 on the inlet side of the battery 100 is further provided, When the battery 100 needs to be heated, the cooling water passing through the electric driving device 110 is circulated to the battery 100 side.

즉, 상기 연결라인(W4)을 통해 상기 제1냉각수라인(W1)의 전기구동장치(110)를 통과한 냉각수를 상기 제2냉각수라인(W2)측으로 유동시킬 수 있는 것이다.That is, the cooling water that has passed through the electric driving device 110 of the first cooling water line W1 can flow to the second cooling water line W2 through the connection line W4.

이때, 상기 연결라인(W4)의 입구는 상기 제1냉각수라인(W1)의 제2방향전환밸브(131)와 연결되고, 상기 연결라인(W4)의 출구는 상기 분기라인(W3)의 출구 보다 상류측 제2냉각수라인(W2)과 연결된다.At this time, the inlet of the connection line W4 is connected to the second direction switching valve 131 of the first cooling water line W1, and the outlet of the connection line W4 is connected to the outlet of the branch line W3 Side second cooling water line W2.

따라서, 외기온도가 낮은 경우에는, 상기 전기구동장치(110)의 폐열과 상기 가열수단(103)에 의해 가열된 냉각수를 상기 배터리(100)로 순환시킴으로써, 배터리(100)의 온도를 최적으로 유지하여 배터리(100)의 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, when the outside air temperature is low, the waste heat of the electric drive unit 110 and the cooling water heated by the heating unit 103 are circulated to the battery 100, thereby optimizing the temperature of the battery 100 So that the efficiency of the battery 100 can be improved.

그리고, 상기 밸브수단은, 상기 제1,2냉각수라인(W1,W2)에 설치되어 상기 제1,2냉각수라인(W1,W2)과 분기라인(W3)의 냉각수 흐름을 제어하게 되며, 즉, 상기 밸브수단을 제어하여 상기 칠러(102)와 수냉라디에이터(112) 중 하나 또는 모두를 이용하여 상기 배터리(100)를 냉각하게 되는 것이다.The valve means is installed in the first and second cooling water lines W1 and W2 to control the cooling water flow of the first and second cooling water lines W1 and W2 and the branch line W3, And controls the valve means to cool the battery 100 using one or both of the chiller 102 and the water-cooled radiator 112.

상기 밸브수단은, 상기 제2냉각수라인(W2)과 상기 분기라인(W3)의 연결지점에 설치되는 제1방향전환밸브(130)와, 상기 제1냉각수라인(W1)과 상기 연결라인(W4)의 연결지점에 설치되는 제2방향전환밸브(131)와, 상기 제1냉각수라인(W1)상에서 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)과 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)의 사이에 설치되는 제1온오프밸브(133)와, 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에 설치되는 제2온오프밸브(132)로 이루어진다.The valve means includes a first direction switching valve 130 installed at a connection point between the second cooling water line W2 and the branch line W3 and a second direction switching valve 130 connected to the first cooling water line W1 and the connection line W4 A second direction switching valve 131 installed at a connection point between the inlet side second cooling water line W2 of the battery 100 and the outlet side of the battery 100 on the first cooling water line W1, A first on-off valve 133 provided between two cooling water lines W2 and a second on-off valve 132 installed on an inlet-side second cooling water line W2 of the battery 100. [

이때, 상기 제2온오프밸브(132)는 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에서 상기 연결라인(W4)이 연결되는 지점 보다 상류측에 설치된다.The second on-off valve 132 is installed on the upstream side of the second cooling water line W2 on the inlet side of the battery 100, where the connection line W4 is connected.

상기 제1,2방향전환밸브(130,131)로는 삼방밸브를 사용할 수 있다.The first and second directional control valves 130 and 131 may be three-way valves.

한편, 상기 밸브수단을 제어하는 제어부(미도시)가 구비되는데, 상기 제어부는 외기온도 조건에 따라 상기 밸브수단을 제어하여 냉각수의 흐름을 전환하게 된다.Meanwhile, a control unit (not shown) for controlling the valve means is provided, and the control unit controls the valve means according to the outside air temperature condition to switch the flow of the cooling water.

본 발명에서는, 상기 밸브수단을 제어하여 도 4 내지 도 7과 같이 다양한 냉각수의 흐름을 구성할 수 있으며, 이때, 외기온도 조건에 따라 상기 밸브수단을 제어하여 아래와 같이 제1 내지 4 방식으로 냉각수 흐름을 제어하게 된다.In the present invention, the valve means is controlled to constitute a variety of cooling water flows as shown in FIGS. 4 to 7. At this time, the valve means is controlled according to the outside air temperature condition, .

가. 제1방식(도 4)end. In the first scheme (FIG. 4)

제1방식은, 도 4와 같이 외기온도에 따른 제1온도조건시, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)을 독립적으로 순환하고, 상기 분기라인(W3) 및 제2냉각수라인(W2)의 일부 구간을 독립적으로 순환하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 수냉라디에이터(112)를 이용하여 전기구동장치(110)를 냉각하고, 상기 칠러(102)를 이용하여 상기 배터리(100)를 냉각하는 방식이다.4, the cooling water circulates independently of the first cooling water line W1 and flows through the branch line W3 and the second cooling water line W2 under the first temperature condition according to the outside air temperature, The valve means is controlled so as to circulate the sections independently to cool the electric driving apparatus 110 using the water-cooled radiator 112 and cool the battery 100 using the chiller 102 to be.

다시말해, 상기 전기구동장치(110)와 수냉라디에이터(112)를 순환하는 냉각수라인과, 상기 배터리(100)와 칠러(102)를 순환하는 냉각수라인이 독립적으로 구성되고 냉각수도 독립적으로 순환하게 되는 것이다.In other words, the cooling water line circulating the electric driving device 110 and the water-cooled radiator 112 and the cooling water line circulating the battery 100 and the chiller 102 are independently configured and the cooling water is also circulated independently will be.

한편, 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)의 일부 구간과, 상기 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)의 일부 구간과, 상기 분기라인(W3)이 상기 배터리(100)와 칠러(102)를 순환하는 냉각수라인을 구성하게 된다.A part of the inlet side second cooling water line W2 of the battery 100 and a section of the outlet side second cooling water line W2 of the battery 100 and a section of the outlet side second cooling water line W2, A cooling water line circulating the battery 100 and the chiller 102 is formed.

상기 제1온도조건은, 외기온도 35~50℃ 조건으로서, 외기온도가 높아 상기 수냉라디에이터(112)로는 배터리(100) 냉각 효과가 없는 조건이다.The first temperature condition is a condition in which the outside air temperature is 35 to 50 ° C and the outside air temperature is high, so that the water-cooled radiator 112 does not have the cooling effect of the battery 100.

한편, 상기 제1방향전환밸브(130)는 상기 제2냉각수라인(W2)측 출구를 차단하고, 상기 제2방향전환밸브(131)는 상기 연결라인(W4)측 출구를 차단하며, 상기 제1온오프밸브(133)는 온(개방) 되고, 상기 제2온오프밸브(132)는 오프(폐쇄) 된다.Meanwhile, the first direction switching valve 130 blocks the outlet on the second cooling water line W2 side, the second direction switching valve 131 blocks the outlet on the connection line W4 side, 1 on-off valve 133 is turned on and the second on-off valve 132 is turned off (closed).

또한, 상기 제1워터펌프(113)와 제2워터펌프(101)가 모두 가동된다.Further, both the first water pump 113 and the second water pump 101 are activated.

따라서, 상기 제1워터펌프(113)에서 배출된 냉각수는 제1냉각수라인(W1)을 독립적으로 순환하게 되는데, 즉, 상기 제1워터펌프(113)에서 배출된 냉각수가 상기 전기구동장치(110)를 통과하면서 전기구동장치(110)를 냉각하게 되고, 이후 상기 수냉라디에이터(112)를 통과하면서 공기와 열교환하여 냉각된 후 다시 상기 전기구동장치(110)로 순환하게 된다.Therefore, the cooling water discharged from the first water pump 113 is circulated independently of the first cooling water line W1, that is, the cooling water discharged from the first water pump 113 flows into the electric driving apparatus 110 Cooled by passing through the water-cooled radiator 112 and then circulated to the electric driving device 110 after being cooled by heat exchange with the air.

상기 제2워터펌프(101)에서 배출된 냉각수는 분기라인(W3) 및 제2냉각수라인(W2)을 독립적으로 순환하게 되는데, 즉, 상기 제2워터펌프(101)에서 배출된 냉각수가 상기 칠러(102)를 통과하면서 냉매와 열교환하여 냉각된 후, 상기 배터리(100)로 순환하여 배터리(100)를 냉각시키게 된다.The cooling water discharged from the second water pump 101 is circulated independently of the branch line W3 and the second cooling water line W2, Exchanges heat with the refrigerant while passing through the heat exchanger 102, and then is circulated to the battery 100 to cool the battery 100.

한편, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매 중 일부는 상기 냉매 병렬라인(R1)의 칠러(102)측으로 순환하게 된다. 이때 상기 냉매 병렬라인(R1)으로 순환하는 냉매는 보조 팽창수단(125)에서 팽창하면서 저온 저압으로 바뀐 후 상기 칠러(102)로 공급되어 냉각수를 냉각시키게 된다.
Meanwhile, a part of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) circulates to the chiller (102) side of the refrigerant parallel line (R1). At this time, the refrigerant circulating in the refrigerant parallel line (R1) is expanded to the low temperature and low pressure by the auxiliary expansion means (125), and then supplied to the chiller (102) to cool the cooling water.

나. 제2방식(도 5)I. The second scheme (Figure 5)

제2방식은, 도 5와 같이 외기온도에 따른 제2온도조건시, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 직렬로 순환하되, 상기 배터리(100)를 통과한 냉각수가 분기라인(W3)으로도 일부 순환하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 수냉라디에이터(112)와 칠러(102)를 이용하여 상기 배터리(100)와 전기구동장치(110)를 냉각하는 방식이다.5, the cooling water is circulated in series between the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2 under the second temperature condition according to the outside temperature, and the cooling water passes through the battery 100 The valve means is controlled such that one cooling water is partially circulated to the branch line W3 so that the battery 100 and the electric driving apparatus 110 are cooled by using the water-cooled radiator 112 and the chiller 102 to be.

상기 제2온도조건은, 외기온도 25~35℃ 조건으로서, 상기 수냉라디에이터(112)만으로 배터리(100) 냉각이 부족할 때, 상기 칠러(102)까지 이용하여 배터리(100)를 냉각하는 조건이다.The second temperature condition is a condition for cooling the battery 100 by using the chiller 102 when the battery 100 is insufficiently cooled only by the water-cooled radiator 112 under the outside temperature of 25 to 35 ° C.

이때, 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)이 직렬 연결되고, 상기 제2냉각수라인(W2)에는 분기라인(W3)이 병렬로 연결되는 구조로 인해 상기 수냉라디에이터(112)와 칠러(102)가 병렬로 연결되며, 이러한 병렬 연결구조로 인해 상기 칠러(102)측으로 순환하는 냉각수의 유량 조절이 가능하여 상기 칠러(102)에 걸리는 부하를 제어할 수 있고, 이로인해 차실내 냉방을 고려한 배터리(100) 냉각이 가능하다. 아울러 차실내 냉방과 배터리(100) 냉각의 효율적인 제어를 통해 압축기(120)의 소비동력을 감소시키고, 차량의 주행거리를 증대할 수 있다.At this time, because the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2 are connected in series and the branch line W3 is connected in parallel to the second cooling water line W2, the water-cooled radiator 112 And the chiller 102 are connected in parallel to each other. Due to the parallel connection structure, the flow rate of the cooling water circulating to the chiller 102 side can be controlled to control the load applied to the chiller 102, It is possible to cool the battery 100 in consideration of indoor cooling. In addition, the consumption power of the compressor 120 can be reduced through efficient control of the interior of the vehicle and the cooling of the battery 100, and the traveling distance of the vehicle can be increased.

한편, 상기 제1방향전환밸브(130)는 상기 제2냉각수라인(W2)측 출구와 분기라인(W3)측 출구를 모두 개방하고, 상기 제2방향전환밸브(131)는 상기 연결라인(W4)측 출구를 차단하며, 상기 제1온오프밸브(133)는 오프(폐쇄) 되고, 상기 제2온오프밸브(132)는 온(개방) 된다.The first direction switching valve 130 opens both the outlet of the second cooling water line W2 and the outlet of the branch line W3 and the second direction switching valve 131 is connected to the connection line W4 Off valve 133 is closed (closed), and the second on-off valve 132 is turned on (opened).

또한, 상기 제1워터펌프(113)와 제2워터펌프(101)가 모두 가동된다.Further, both the first water pump 113 and the second water pump 101 are activated.

따라서, 상기 제1워터펌프(113)는 냉각수를 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 따라 직렬로 순환시키게 되는데, 즉, 상기 제1워터펌프(113)에서 배출된 냉각수가 상기 전기구동장치(110)를 통과하면서 전기구동장치(110)를 냉각하게 되고, 이후 상기 수냉라디에이터(112)를 통과하면서 공기와 열교환하여 냉각된 후 상기 제2냉각수라인(W2)으로 순환하게 된다.Accordingly, the first water pump 113 circulates the cooling water in series along the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2, that is, the cooling water discharged from the first water pump 113 Cooling the electric driving device 110 while passing through the electric driving device 110 and then cooling the electric driving device 110 by exchanging heat with air while passing through the water-cooled radiator 112 and then circulating the second cooling water line W2 do.

상기 제2냉각수라인(W2)을 순환하는 냉각수는 상기 배터리(100)를 통과하면서 배터리(100)를 냉각하게 된다.The cooling water circulating through the second cooling water line W2 passes through the battery 100 to cool the battery 100.

이때, 상기 배터리(100)를 통과한 냉각수는 상기 제1방향전환밸브(130)를 통해 분기되면서 유량이 조절되어 일부는 제2냉각수라인(W2)을 통해 상기 제1냉각수라인(W1)으로 유동하여 재 순환하고, 일부는 상기 분기라인(W3)으로 유동하게 된다.At this time, the cooling water that has passed through the battery 100 is branched through the first direction switching valve 130 and the flow rate is controlled, and a part thereof flows to the first cooling water line W1 through the second cooling water line W2 And part of the liquid flows to the branch line W3.

상기 분기라인(W3)으로 유동하는 냉각수는 상기 칠러(102)를 통과하면서 냉매와 열교환하여 냉각된 후, 상기 배터리(100)로 재 순환하여 배터리(100)를 냉각시키게 된다.The cooling water flowing into the branch line W3 passes through the chiller 102 and is cooled by heat exchange with the refrigerant and then circulated to the battery 100 to cool the battery 100. [

이러한 냉각수 흐름으로 인해 상기 수냉라디에이터(112)와 칠러(102)를 이용하여 상기 배터리(100)와 전기구동장치(110)를 모두 냉각할 수 있는 것이다.The cooling water flow can cool both the battery 100 and the electric driving device 110 by using the water-cooled radiator 112 and the chiller 102.

한편, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매 중 일부는 상기 냉매 병렬라인(R1)의 칠러(102)측으로 순환하게 된다. 이때 상기 냉매 병렬라인(R1)으로 순환하는 냉매는 보조 팽창수단(125)에서 팽창하면서 저온 저압으로 바뀐 후 상기 칠러(102)로 공급되어 냉각수를 냉각시키게 된다.
Meanwhile, a part of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) circulates to the chiller (102) side of the refrigerant parallel line (R1). At this time, the refrigerant circulating in the refrigerant parallel line (R1) is expanded to the low temperature and low pressure by the auxiliary expansion means (125), and then supplied to the chiller (102) to cool the cooling water.

다. 제3방식(도 6)All. The third scheme (Figure 6)

제3방식은, 도 6과 같이 외기온도에 따른 제3온도조건시, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 직렬로 순환하되, 상기 분기라인(W3)으로는 냉각수 순환을 차단하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 수냉라디에이터(112)를 이용하여 상기 배터리(100)와 전기구동장치(110)를 냉각하는 방식이다.6, the cooling water is circulated in series between the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2 in the third temperature condition according to the outside temperature, and the cooling water is circulated to the branch line W3 The valve means is controlled so as to block the cooling water circulation, and the battery 100 and the electric driving apparatus 110 are cooled using the water-cooled radiator 112.

상기 제3온도조건은, 외기온도 10~25℃ 조건으로서, 외기온도가 상대적으로 낮을 때 에어컨시스템의 냉매 필요 없이 상기 수냉라디에이터(112)만으로 배터리(100)와 전기구동장치(110)를 냉각하는 조건이다.The third temperature condition is a condition of an outside temperature of 10 to 25 ° C. When the outside air temperature is relatively low, the battery 100 and the electric driving unit 110 are cooled only by the water-cooled radiator 112 without the need for a refrigerant of the air conditioning system Condition.

이때, 상기 제2냉각수라인(W2)을 순환하는 냉각수는 상기 제1방향전환밸브(130)에 의해 상기 칠러(102)를 바이패스하게 되어, 상기 칠러(102) 미사용으로 인한 불필요한 저항을 제거하여 냉각수 유량 감소를 방지하게 된다.At this time, the cooling water circulating through the second cooling water line W2 bypasses the chiller 102 by the first direction switching valve 130 to remove unnecessary resistance due to the unused chiller 102 Thereby preventing the cooling water flow rate from decreasing.

아울러, 상기 칠러(102) 미사용시에는 제2워터펌프(101)가 정지되며, 이 경우 상기 제1냉각수라인(W1)의 제1워터펌프(113)만으로 전체 라인 즉, 제1,2냉각수라인(W1,W2)의 냉각수 순환이 가능하므로 불필요한 전력 손실을 막아 차량 주행거리를 더욱 증대할 수 있다.The second water pump 101 is stopped when the chiller 102 is not in use. In this case, only the first water pump 113 of the first cooling water line W1 is connected to the entire line, (W1, W2) can be circulated, so that unnecessary power loss can be prevented and the vehicle traveling distance can be further increased.

한편, 상기 제1방향전환밸브(130)는 상기 분기라인(W3)측 출구를 차단하고 제2냉각수라인(W2)측 출구를 개방하며, 상기 제2방향전환밸브(131)는 상기 연결라인(W4)측 출구를 차단하며, 상기 제1온오프밸브(133)는 오프(폐쇄) 되고, 상기 제2온오프밸브(132)는 온(개방) 된다.The first direction switching valve 130 blocks the outlet on the branch line W3 side and opens the outlet on the second cooling water line W2 side and the second direction switching valve 131 is connected to the connection line The first on-off valve 133 is closed (closed), and the second on-off valve 132 is opened (opened).

또한, 상기 제1워터펌프(113)는 가동되고, 제2워터펌프(101)는 정지된다.Further, the first water pump 113 is activated and the second water pump 101 is stopped.

따라서, 상기 제1워터펌프(113)는 냉각수를 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 따라 직렬로 순환시키게 되는데, 즉, 상기 제1워터펌프(113)에서 배출된 냉각수가 상기 전기구동장치(110)를 통과하면서 전기구동장치(110)를 냉각하게 되고, 이후 상기 수냉라디에이터(112)를 통과하면서 공기와 열교환하여 냉각된 후 상기 제2냉각수라인(W2)으로 순환하게 된다.Accordingly, the first water pump 113 circulates the cooling water in series along the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2, that is, the cooling water discharged from the first water pump 113 Cooling the electric driving device 110 while passing through the electric driving device 110 and then cooling the electric driving device 110 by exchanging heat with air while passing through the water-cooled radiator 112 and then circulating the second cooling water line W2 do.

상기 제2냉각수라인(W2)을 순환하는 냉각수는 상기 배터리(100)를 통과하면서 배터리(100)를 냉각하게 되고, 이후 상기 제1냉각수라인(W1)으로 유동하여 상기의 과정을 재순환하게 된다.The cooling water circulating through the second cooling water line W2 passes through the battery 100 to cool the battery 100 and then flows to the first cooling water line W1 and recycles the process.

한편, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매는 상기 냉매 병렬라인(R1)측으로 순환하지 않는다.
On the other hand, the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) does not circulate to the refrigerant parallel line (R1) side.

라. 제4방식(도 7)la. The fourth scheme (Figure 7)

제4방식은, 도 7과 같이 외기온도에 따른 제4온도조건시, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)의 전기구동장치(110)를 통과한 후 연결라인(W4)을 통해 제2냉각수라인(W2)으로 순환하되, 상기 분기라인(W3)으로는 냉각수 순환을 차단하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 전기구동장치(110)의 폐열과 가열수단(103)을 이용하여 상기 배터리(100)를 가열하는 방식이다.7, the cooling water is passed through the electric driving device 110 of the first cooling water line W1 and then flows through the connection line W4 to the second cooling water line W2 at the fourth temperature condition according to the outside air temperature, The valve unit is controlled to shut off the circulation of the cooling water to the branch line W3 so that the battery 100 is heated by using the waste heat of the electric drive unit 110 and the heating means 103, ).

상기 제4온도조건은, 외기온도 -20~0℃ 조건으로서, 외기온도가 영하일 때 배터리(100)와 전기구동장치(110) 모두 가열하는 조건이다.The fourth temperature condition is a condition in which both the battery 100 and the electric driving device 110 are heated when the outside air temperature is -20 to 0 ° C.

이때, 상기 제2냉각수라인(W2)을 순환하는 냉각수는 상기 제1방향전환밸브(130)에 의해 상기 칠러(102)를 바이패스하게 되어, 상기 칠러(102) 미사용으로 인한 불필요한 저항을 제거하여 냉각수 유량 감소를 방지하게 된다.At this time, the cooling water circulating through the second cooling water line W2 bypasses the chiller 102 by the first direction switching valve 130 to remove unnecessary resistance due to the unused chiller 102 Thereby preventing the cooling water flow rate from decreasing.

아울러, 상기 칠러(102) 미사용시에는 제2워터펌프(101)가 정지되며, 이 경우 상기 제1냉각수라인(W1)의 제1워터펌프(113)만으로 전체 라인 즉, 제1,2냉각수라인(W1,W2)의 냉각수 순환이 가능하므로 불필요한 전력 손실을 막아 차량 주행거리를 더욱 증대할 수 있다.The second water pump 101 is stopped when the chiller 102 is not in use. In this case, only the first water pump 113 of the first cooling water line W1 is connected to the entire line, (W1, W2) can be circulated, so that unnecessary power loss can be prevented and the vehicle traveling distance can be further increased.

한편, 상기 제1방향전환밸브(130)는 상기 분기라인(W3)측 출구를 차단하고 제2냉각수라인(W2)측 출구를 개방하며, 상기 제2방향전환밸브(131)는 상기 제1냉각수라인(W1)측 출구를 차단하고 상기 연결라인(W4)측 출구를 개방하며, 상기 제1온오프밸브(133)는 오프(폐쇄) 되고, 상기 제2온오프밸브(132)도 오프(폐쇄) 된다.The first direction switching valve 130 blocks the outlet on the branch line W3 side and opens the outlet on the second cooling water line W2 side and the second direction switching valve 131 is connected to the first cooling water line W2, The first on-off valve 133 is turned off (closed), and the second on-off valve 132 is also turned off (closed). On the other hand, ) do.

또한, 상기 제1워터펌프(113)는 가동되고, 제2워터펌프(101)는 정지되며, 상기 가열수단(103)이 가동된다.Further, the first water pump 113 is activated, the second water pump 101 is stopped, and the heating means 103 is activated.

따라서, 상기 제1워터펌프(113)는 냉각수를 제1냉각수라인(W1)의 일부구간만 순환시킨 후 연결라인(W4)을 통해 제2냉각수라인(W2)으로 유동시키게 되는데, 즉, 상기 제1워터펌프(113)에서 배출된 냉각수가 상기 전기구동장치(110)를 통과하면서 전기구동장치(110)와의 열교환에 의해 폐열을 회수하게 되고, 이후 상기 연결라인(W4)을 통해 상기 제2냉각수라인(W2)으로 유동하게 된다.Accordingly, the first water pump 113 circulates the cooling water only through a part of the first cooling water line W1 and then flows to the second cooling water line W2 through the connection line W4, that is, 1 cooling water discharged from the water pump 113 is recovered by heat exchange with the electric driving device 110 while passing through the electric driving device 110 and then the waste heat is recovered through the connection line W4, And flows to the line W2.

상기 제2냉각수라인(W2)으로 유동한 냉각수는 상기 가열수단(103)에 의해 가열된 후, 상기 배터리(100)를 통과하면서 배터리(100)를 가열하게 되고, 이후 상기 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)을 통해 상기 제1냉각수라인(W1)으로 유동하여 상기의 과정을 재순환하게 된다.The cooling water flowing into the second cooling water line W2 is heated by the heating means 103 and then heated by the battery 100 while heating the battery 100. Then, Side cooling water line W1 to the first cooling water line W1 through the second cooling water line W2 and recirculates the above-mentioned process.

한편, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매는 상기 냉매 병렬라인(R1)측으로 순환하지 않는다.
On the other hand, the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) does not circulate to the refrigerant parallel line (R1) side.

이와 같이, 상기 수냉라디에이터(112) 및 칠러(102)와, 상기 가열수단(103)을 이용하여 상기 배터리(100)의 냉각 뿐만 아니라 가열까지 수행함으로써, 상기 배터리(100)의 온도를 최적으로 유지하여 배터리(100)의 효율을 향상시킬 수 있다.Thus, the temperature of the battery 100 is maintained at the optimum level by performing the cooling as well as the heating of the battery 100 using the water-cooled radiator 112, the chiller 102, and the heating means 103 So that the efficiency of the battery 100 can be improved.

또한, 상기 배터리(100)의 냉각 용량 증대로 인해 배터리(100) 집적 및 용량 증대가 가능하고, 상기 배터리(100)의 용량 및 효율 증대로 차량 주행거리를 증대할 수 있다.Also, due to the increase of the cooling capacity of the battery 100, it is possible to increase the accumulation and capacity of the battery 100 and increase the traveling distance of the vehicle by increasing the capacity and efficiency of the battery 100.

100: 배터리 101: 제2워터펌프
102: 칠러 103: 가열수단
110: 전기구동장치 112: 수냉라디에이터
113: 제1워터펌프 120: 압축기
121: 응축기 122: 팽창수단
123: 증발기 125: 보조 팽창수단
130: 제1방향전환밸브 131: 제2방향전환밸브
132: 제2온오프밸브 133: 제1온오프밸브
R: 냉매순환라인 R1: 냉매 병렬라인
W1: 제1냉각수라인 W2: 제2냉각수라인
W3: 분기라인 W4: 연결라인100: Battery 101: Second water pump
102: chiller 103: heating means
110: electric driving device 112: water-cooled radiator
113: first water pump 120: compressor
121: condenser 122: expansion means
123: evaporator 125: auxiliary expansion means
130: first direction switching valve 131: second direction switching valve
132: second on-off valve 133: first on-off valve
R: refrigerant circulation line R1: refrigerant parallel line
W1: first cooling water line W2: second cooling water line
W3: Branch line W4: Connection line

Claims (12)

전기구동장치(110)와 수냉라디에이터(112)를 연결하여 냉각수와 상기 전기구동장치(110)를 열교환시키는 제1냉각수라인(W1)과,
상기 제1냉각수라인(W1)에 배터리(100)를 연결하여 냉각수와 상기 배터리(100)를 열교환시키는 제2냉각수라인(W2)과,
상기 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)에서 분기되어 칠러(102)와 연결되며, 상기 배터리(100)를 통과한 냉각수의 일부 또는 전부를 상기 칠러(102)와 열교환시킨후 배터리(100)측으로 유동시키는 분기라인(W3)과,
상기 제1,2냉각수라인(W1,W2)에 설치되어 상기 제1,2냉각수라인(W1,W2)과 분기라인(W3)의 냉각수 흐름을 제어하는 밸브수단을 포함하며,
상기 밸브수단을 제어하여 상기 칠러(102)와 수냉라디에이터(112) 중 하나 또는 모두를 이용하여 상기 배터리(100)를 냉각하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.A first cooling water line W1 for connecting the electric driving device 110 and the water-cooled radiator 112 to exchange heat between the cooling water and the electric driving device 110,
A second cooling water line W2 for connecting the battery 100 to the first cooling water line W1 to exchange heat between the cooling water and the battery 100,
The chiller 102 is connected to the chiller 102 by branching from the second cooling water line W2 at the outlet side of the battery 100. The chiller 102 exchanges part or all of the cooling water passing through the battery 100 with the chiller 102, A branch line W3 which flows toward the side of the substrate 100,
And valve means provided in the first and second cooling water lines W1 and W2 for controlling the flow of cooling water in the first and second cooling water lines W1 and W2 and the branch line W3,
And controls the valve means to cool the battery (100) using one or both of the chiller (102) and the water-cooled radiator (112). 제 1 항에 있어서,
상기 분기라인(W3)은,
상기 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)과, 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)을 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.The method according to claim 1,
The branch line (W3)
Wherein the second cooling water line (W2) on the outlet side of the battery (100) is connected to the second cooling water line (W2) on the inlet side of the battery (100). 제 2 항에 있어서,
상기 전기구동장치(110)의 출구측 제1냉각수라인(W1)과, 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)을 연결하는 연결라인(W4)이 더 설치되어, 상기 배터리(100)의 가열이 필요한 경우 상기 전기구동장치(110)를 통과한 냉각수를 상기 배터리(100)측으로 순환시키는 라인을 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.3. The method of claim 2,
A connection line W4 for connecting the first cooling water line W1 at the outlet side of the electric driving apparatus 110 to the inlet second cooling water line W2 of the battery 100 is further provided, 100) is required to circulate the cooling water that has passed through the electric driving device (110) to the battery (100) side. 제 3 항에 있어서,
상기 밸브수단은,
상기 제2냉각수라인(W2)과 상기 분기라인(W3)의 연결지점에 설치되는 제1방향전환밸브(130)와,
상기 제1냉각수라인(W1)과 상기 연결라인(W4)의 연결지점에 설치되는 제2방향전환밸브(131)와,
상기 제1냉각수라인(W1)상에서 상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)과 배터리(100)의 출구측 제2냉각수라인(W2)의 사이에 설치되는 제1온오프밸브(133)와,
상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에 설치되는 제2온오프밸브(132)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.The method of claim 3,
Wherein the valve means comprises:
A first direction switching valve 130 installed at a connection point between the second cooling water line W2 and the branch line W3,
A second direction switching valve 131 installed at a connection point between the first cooling water line W1 and the connection line W4,
A first on-off valve (not shown) provided between the inlet-side second cooling water line W2 of the battery 100 and the outlet-side second cooling water line W2 of the battery 100 on the first cooling water line W1 133,
And a second on-off valve (132) installed in an inlet-side second cooling water line (W2) of the battery (100). 제 4 항에 있어서,
외기온도에 따른 제1온도조건시에는, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)을 독립적으로 순환하고, 상기 분기라인(W3) 및 제2냉각수라인(W2)의 일부 구간을 독립적으로 순환하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 수냉라디에이터(112)를 이용하여 전기구동장치(110)를 냉각하고, 상기 칠러(102)를 이용하여 상기 배터리(100)를 냉각하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.5. The method of claim 4,
In the first temperature condition according to the outside temperature, the cooling water is circulated independently of the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2 is circulated independently of the branching line W3 and the second cooling water line W2 Wherein the valve means is controlled to cool the electric driving apparatus 110 using the water-cooled radiator 112 and cool the battery 100 using the chiller 102. [ . 제 4 항에 있어서,
외기온도에 따른 제2온도조건시에는, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 직렬로 순환하되, 상기 배터리(100)를 통과한 냉각수가 분기라인(W3)으로도 일부 순환하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 수냉라디에이터(112)와 칠러(102)를 이용하여 상기 배터리(100)와 전기구동장치(110)를 냉각하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.5. The method of claim 4,
The cooling water circulating the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2 in series while the cooling water passing through the battery 100 is circulated through the branch line W3 during the second temperature condition according to the outside temperature, Wherein the valve means is controlled such that the battery 100 and the electric driving apparatus 110 are cooled by using the water-cooled radiator 112 and the chiller 102. [ . 제 4 항에 있어서,
외기온도에 따른 제3온도조건시에는, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 직렬로 순환하되, 상기 분기라인(W3)으로는 냉각수 순환을 차단하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 수냉라디에이터(112)를 이용하여 상기 배터리(100)와 전기구동장치(110)를 냉각하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.5. The method of claim 4,
The cooling water circulates the first cooling water line W1 and the second cooling water line W2 in series while the cooling water is circulated in the branch line W3 in the third temperature condition according to the outside temperature, Means for cooling the battery (100) and the electric driving device (110) by using the water-cooled radiator (112). 제 4 항에 있어서,
상기 배터리(100)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에는 상기 배터리(100)로 순환하는 냉각수를 가열하는 가열수단(103)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the second cooling water line (W2) on the inlet side of the battery (100) is provided with a heating means (103) for heating the cooling water circulating to the battery (100). 제 8 항에 있어서,
외기온도에 따른 제4온도조건시에는, 냉각수가 상기 제1냉각수라인(W1)의 전기구동장치(110)를 통과한 후 연결라인(W4)을 통해 제2냉각수라인(W2)으로 순환하되, 상기 분기라인(W3)으로는 냉각수 순환을 차단하도록 상기 밸브수단이 제어되어, 상기 전기구동장치(110)의 폐열과 가열수단(103)을 이용하여 상기 배터리(100)를 가열하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.9. The method of claim 8,
The cooling water is circulated to the second cooling water line W2 through the connection line W4 after passing through the electric driving device 110 of the first cooling water line W1 in the fourth temperature condition according to the outside temperature, The valve means is controlled to block the cooling water circulation in the branch line W3 so that the battery 100 is heated by the waste heat of the electric driving device 110 and the heating means 103 Thermal management system of vehicle battery. 제 1 항에 있어서,
상기 전기구동장치(110)의 입구측 제1냉각수라인(W1)에는 제1워터펌프(113)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.The method according to claim 1,
Wherein a first water pump (113) is installed in an inlet-side first cooling water line (W1) of the electric driving device (110). 제 1 항에 있어서,
상기 칠러(102)의 입구측 분기라인(W3)에는 제2워터펌프(101)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 열관리 시스템.The method according to claim 1,
And a second water pump (101) is provided on an inlet-side branch line (W3) of the chiller (102). 제 1 항에 있어서,
상기 칠러(102)는, 상기 분기라인(W3)의 냉각수가 유동하는 냉각수유로부(102a)와, 차량 에어컨시스템의 냉매가 유동하는 냉매유로부(102b)가 열교환 가능하게 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 냉각 시스템.The method according to claim 1,
The chiller 102 is characterized in that the cooling water passage portion 102a through which the cooling water of the branch line W3 flows and the refrigerant passage portion 102b through which the refrigerant of the vehicle air conditioning system flows can be heat exchanged Vehicle battery cooling system.
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