KR102417561B1 - 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 전장품 냉각계와 배터리 냉각계 사이에 냉각수호스를 연결 배치함에 따른 주변부의 레이아웃 변경을 최소화하는 동시에 차량의 조립 작업량을 축소할 수 있도록 한, 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈을 제공하는데 목적이 있다.

Description

플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈 {Front end module combining cooling water hose of a plug-in hybrid electric vehicle}

본 발명은 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 차량 조립라인에서의 작업량 축소 및 투자비 절감이 가능하도록 하기 위한 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.

플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)는 내장된 충전기(OBC)를 통해 배터리를 외부 전력에 연결함으로써 전기모터에 전력을 공급하는 상기 배터리의 재충전이 가능한 하이브리드 차량이다.

플러그인 하이브리드 전기차는, 일반적으로 엔진과 배터리 모두를 수냉식으로 쿨링하며, 투자비 절감을 위하여 하이브리드 전기차(HEV)의 냉각시스템을 기초로 냉각시스템을 구축하고 있다.

그런데 하이브리드 전기차는 엔진과 전장품의 경우 수냉식으로 쿨링하고 구동모터에 전력을 공급하는 배터리의 경우 공냉식으로 쿨링하기 때문에, 플러그인 하이브리드 전기차는 하이브리드 전기차의 엔진 냉각계와 전장품 냉각계만 동일하게 채택하고 배터리 냉각을 위하여 별도의 수냉각 시스템을 구축하고 있다.

그에 따라 종래의 플러그인 하이브리드 전기차는, 전장품 냉각계와 배터리 냉각계를 연결하는 냉각수호스 등의 부품을 별도 구성하게 되며, 상기 냉각수호스를 상기 전장품 냉각계와 배터리 냉각계 사이에 연결 배치함에 따라 상기 냉각수호스 주변부의 레이아웃 변경이 발생하게 된다.

이때 상기 냉각수호스 주변부의 레이아웃 변경 범위가 너무 커서 상기 냉각수호스가 배치되는 경로에 배치되어 있던 부품들을 거의 신작 수준으로 변경해야 하는 문제가 발생하며 또한 차량의 조립 작업도 어려워지는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 전장품 냉각계와 배터리 냉각계 사이에 냉각수호스를 연결 배치함에 따른 주변부의 레이아웃 변경을 최소화하는 동시에 차량의 조립 작업량을 축소할 수 있도록 한, 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈을 제공하는데 목적이 있다.

이에 본 발명은: 엔진룸 전방에 배치되는 프론트 캐리어와 상기 프론트 캐리어의 전방에 배치되는 프론트 범퍼 및 상기 프론트 캐리어의 전면부 상측에 장착되어 프론트 캐리어와 프론트 범퍼 사이 공간에 배치되는 에어가드를 구비하는 프론트 엔드 모듈에 있어서, 상기 에어가드의 상면부에 상방으로 돌출 형성된 호스 고정부; 복수의 마운팅부재가 외주부에 조립되어 길이방향을 따라 배열되고, 상기 마운팅부재가 상기 호스 고정부의 전면부에 장착됨에 의해 상기 에어가드의 상방에 차량의 횡방향으로 배치되어 전장품 냉각계와 배터리 냉각계를 냉각수 유동가능하게 연결하는, 냉각수호스;를 포함하는 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈을 제공한다.

구체적으로 상기 냉각수호스는: 상기 복수의 마운팅부재 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의해 상기 호스 고정부의 전면부에 장착되어 차량의 횡방향으로 배치되는 센터 호스부; 상기 센터 호스부의 우측단에 후방으로 절곡 형성되고, 상기 복수의 마운팅부재 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의해 상기 프론트 캐리어의 우측 측면부에 장착되는 라이트 호스부; 상기 센터 호스부의 좌측단에 후방으로 절곡 형성되고, 상기 복수의 마운팅부재 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의해 상기 프론트 캐리어의 좌측 측면부에 장착되는 레프트 호스부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라이트 호스부에는 전장품 냉각계의 전장품 리저버가 냉각수 유동가능하게 연결되고, 상기 레프트 호스부에는 배터리 냉각계의 에어세퍼레이터가 냉각수 유동가능하게 연결된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 에어세퍼레이터는 배터리와 칠러가 포함된 배터리 냉각계 회로에 상기 배터리 및 칠러와 냉각수 유동가능하도록 배치되어 있는 부품이고, 상기 전장품 리저버는 저온 라디에이터가 포함된 전장품 냉각계 회로에 상기 저온 라디에이터와 냉각수 유동가능하도록 배치되어 있는 부품이다.

상기한 과제의 해결 수단과 같이 본 발명은, 전장품 냉각계와 배터리 냉각계를 연결하는 냉각수호스를 프론트 엔드 모듈의 내측에 장착하여 모듈화함으로써, 냉각수호스가 배치되는 경로 주변의 레이아웃 변경을 최소화하는 동시에 차량 조립라인에서의 작업량을 축소할 수 있으며, 기존 프론트 범퍼 내측에 비어있는 공간을 활용하게 됨에 따라 공간활용도가 증대되고, 또한 하이브리드 전기차와의 냉각계 공용 범위를 증대하여 종래 플러그인 하이브리드 전기차 대비 투자비를 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각계 회로를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 전기차의 프론트 엔드 모듈 내부에 냉각수호스를 배치한 구조를 나타낸 개략도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 전기차의 프론트 엔드 모듈을 나타낸 도면
도 5는 도 3의 A 영역을 확대 도시한 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각계는, 라디에이터(2)를 포함한 엔진 냉각계(1)와, 저온 라디에이터(4)를 포함한 전장품 냉각계(3), 및 칠러(9)를 포함한 배터리 냉각계(7)로 구성된다.

이때 상기 엔진 냉각계(1)와 전장품 냉각계(3)의 경우 일반적인 하이브리드 전기차와 동일하게 라디에이터를 이용한 냉각수 쿨링 방식이 적용되고, 상기 배터리 냉각계(7)의 경우 칠러(9)를 이용한 냉각수 쿨링 방식이 적용된다.

상기 라디에이터(2)와 저온 라디에이터(4)의 경우 공기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각하고, 상기 칠러(9)는 에어컨 냉매와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각한다.

또한 상기 배터리 냉각계(7)의 경우, 냉각수 저장을 위한 별도의 리저버를 구비하지 않으며, 전장품 냉각계(3)의 냉각수 리저버 즉, 전장품 리저버(5)를 함께 사용한다.

상기 전장품 리저버(5)는 냉각수호스(20)에 의하여 배터리 냉각계(7)의 에어세퍼레이터(12)와 냉각수 유동가능하게 연결된다.

종래에는 전장품 리저버(5)와 에어세퍼레이터(12)를 연결하는 냉각수호스가 프론트 엔드 모듈(FEM: Front End Module)의 상부에 경로를 형성하며 배치됨에 따라 냉각수호스 주변부의 레이아웃 변경이 크게 발생하였으며, 그로 인해 하이브리드 전기차의 냉각계 구성을 기초로 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각계를 구축하는 경우 상기 냉각수호스의 경로에 배치되어 있던 기존 부품들을 거의 신작 수준으로 변경해야 하는 문제가 발생하였으며 또한 차량의 조립 작업도 어려워지는 문제가 발생하였다.

본 발명에서는 상기 냉각수호스(20)를 프론트 엔드 모듈의 내측 상부에 장착하여 상기 냉각수호스(20)가 프론트 엔드 모듈의 내부공간에 경로를 형성하며 배치되도록 함으로써 냉각수호스 주변부의 레이아웃 변경을 최소화하는 동시에 차량의 조립 작업량을 축소할 수 있도록 한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈의 내부공간에 경로를 형성하며 배치된 냉각수호스를 나타낸 도면이고, 도 3 및 도 4는 상기 프론트 엔드 모듈의 내측 상부에 장착된 냉각수호스를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 3의 A 영역을 확대 도시한 도면이며, 상기 도면에서 도면부호 20은 냉각수호스이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수호스(20)는 엔진룸(40)의 전방에 배치된 프론트 엔드 모듈(30)의 내부공간에 가로지르며 배치되며, 이때 냉각수호스(20)의 양측 단부는 엔진룸(40)측으로 절곡 연장되어 엔진룸(40)에 배치된 에어세퍼레이터(12) 및 전장품 리저버(5)와 연결된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 프론트 엔드 모듈(30)은 골조를 이루는 프론트 캐리어(31)와 상기 프론트 캐리어(31)에 장착되는 쿨링모듈(32) 및 에어가드(34)를 포함하여 구성된다.

도면으로 도시하지는 않았으나 주지된 바와 같이, 상기 프론트 캐리어(31)에는 프론트 범퍼(미도시)가 장착되며 상기 프론트 캐리어(31)와 프론트 범퍼 사이에는 충격 흡수를 위한 공간이 구비되고, 상기 공간에는 프론트 캐리어(31)에 장착된 프론트 범퍼 빔(37)이 횡방향으로 배치된다.

다시 말해, 상기 프론트 엔드 모듈(30)은 프론트 캐리어(31)와 쿨링모듈(32)과 에어가드(34)와 프론트 범퍼 빔(37) 및 프론트 범퍼(미도시) 등의 부품을 모듈화하여 구성된 조립체이다. 이때 상기 프론트 캐리어(31)는 엔진룸(40) 전방에 배치되며 상기 프론트 범퍼는 프론트 캐리어(31)의 전방에 배치된다.

상기 쿨링모듈(32)은, 도 1에 도시한 엔진 냉각계(1)의 라디에이터(2)와 전장품 냉각계(3)의 저온 라디에이터(4)를 모듈화하여 구성한 라디에이터 조립체이며 그 후면에 송풍팬(33)이 구비된다.

상기 에어가드(34)는 프론트 캐리어(31)의 전면부 상측에 장착되어 프론트 엔드 모듈(30)의 내부공간 즉, 프론트 캐리어(31)와 프론트 범퍼 사이 공간에 배치되며, 상기 에어가드(34)의 상면부에는 호스 고정부(35)가 구비된다.

상기 에어가드(34)는 프론트 범퍼의 개구부를 통해 프론트 엔드 모듈(30) 내로 유입된 외기가 쿨링모듈(32) 전방에서 상방으로 이동하는 것을 차단하여 외기를 쿨링모듈(32)측으로 유도하게 된다. 이때 에어가드(34)의 하면부는 평면으로 형성될 수 있다.

상기 호스 고정부(35)는 에어가드(34)의 상면부에 돌출되어 일체로 형성된다. 구체적으로 상기 호스 고정부(35)는 에어가드(34)의 상면부에 상방으로 돌출 형성되어 에어가드(34)의 후방 측면부측으로 연장 형성될 수 있다. 상기 에어가드(34)의 후방 측면부는 프론트 캐리어(31)의 전면부 상측에 체결되는 부분이다.

상기 호스 고정부(35)를 에어가드(34)의 상면부에 구비함으로써 냉각수호스(20)를 프론트 캐리어(31)에 모듈화하는 작업의 용이성을 확보할 수 있게 된다.

상기 호스 고정부(35)에는 복수의 마운팅부재(36)를 이용하여 상기 냉각수호스(20)가 체결된다.

상기 마운팅부재(36)는 냉각수호스(20)의 외주부에 조립되어 길이방향(즉, 냉각수호스(20)의 냉각수유동방향)을 따라 이격 배열된다. 상기 마운팅부재(36)는 냉각수호스(20)의 외주부에 끼워진 형태로 조립될 수 있으며, 볼팅으로 체결되거나 용접으로 접합되는 등의 일반적인 장착 방식으로 호스 고정부(35)의 전면부에 장착 고정될 수 있다.

냉각수호스(20)는 상기 마운팅부재(36)가 호스 고정부(35)의 전면부에 장착됨에 의하여 에어가드(34)의 상방에 차량의 횡방향으로 배치된다.

구체적으로 상기 냉각수호스(20)는, 센터 호스부(21)와 라이트 호스부(22) 및 레프트 호스부(23)로 구성되며, 대략 ㄷ 모양으로 형성된다.

상기 센터 호스부(21)는, 냉각수호스(20)의 중앙부이며, 상기 복수의 마운팅부재(36) 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의하여 호스 고정부(35)의 전면부에 장착 고정되며 차량의 횡방향으로 연장되도록 배치된다.

상기 라이트 호스부(22)는, 냉각수호스(20)의 우측부이며, 상기 센터 호스부(21)의 우측단에 후방으로 절곡 형성된다. 라이트 호스부(22)는, 상기 복수의 마운팅부재(36) 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의하여 프론트 캐리어(31)의 우측 측면부에 장착 고정되며 차량의 종방향으로 연장되도록 배치된다.

상기 레프트 호스부(23)는, 냉각수호스(20)의 좌측부이며, 상기 센터 호스부(21)의 좌측단에 후방으로 절곡 형성된다. 레프트 호스부(23)는 상기 복수의 마운팅부재(36) 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의하여 프론트 캐리어(31)의 좌측 측면부에 장착 고정되며 차량의 종방향으로 연장되도록 배치된다.

상기와 같이 냉각수호스(20)의 좌측부와 우측부를 프론트 캐리어(31)의 측면부에 고정함으로써 프론트 엔드 모듈(30)을 차량 조립라인에 투입시 냉각수호스(20)의 배치방향이 차량 조립 작업에 유리하게 된다.

상기 냉각수호스(20)의 우측단 즉, 라이트 호스부(22)의 단부에는 전장품 냉각계의 전장품 리저버(5)가 냉각수 유동가능하게 연결되고, 상기 냉각수호스(20)의 좌측단 즉, 레프트 호스부(23)의 단부에는 배터리 냉각계의 에어세퍼레이터(12)가 냉각수 유동가능하게 연결된다.

즉, 상기 냉각수호스(20)는 전장품 리저버(5)와 에어세퍼레이터(12)를 냉각수 유동가능하게 연결한다.

이때 냉각수호스(20)의 우측단과 좌측단에는 퀵커넥터(38,39)가 구비되며, 상기 퀵커넥터(38,39)에 의해 냉각수호스(20)와 전장품 리저버(5) 및 에어세퍼레이터(12)의 결합을 용이하게 할 수 있다.

상기 냉각수호스(20)로 전장품 리저버(5)와 에어세퍼레이터(12)를 연결함으로써 상기 전장품 리저버(5)를 배터리 냉각계의 리저버로 활용 가능하게 되며 따라서 배터리 냉각계에 별도의 리저버를 구비할 필요가 없게 된다.

즉, 배터리 냉각계 회로와 전장품 냉각계 회로는 상기 냉각수호스(20)에 의하여 냉각수 유동가능하게 연결된다.

도 1을 참조하면, 상기 에어세퍼레이터(12)는 배터리(8)와 칠러(9) 등이 포함되는 배터리 냉각계 회로에 상기 배터리(8) 및 칠러(9)와 냉각수 유동가능하게 배치되어 있다.

상기 에어세퍼레이터(12)는 배터리 냉각계 회로에 순환하는 냉각수에 혼합되어 있는 공기를 냉각수와 분리시키는 역할을 한다.

상기 배터리 냉각계 회로는 배터리(8)와 칠러(9) 외에 워터펌프(11)와 온보드 차저(OBC)(10) 등을 포함하여 구성되며, 상기 칠러(9)는 냉각수 유동방향을 기준으로 배터리(8) 입구측에 연결 배치된다. 참고로, 상기 배터리(8)는 차량 구동모터에 전력을 공급하는 전원이다.

도 1을 참조하면, 상기 전장품 리저버(5)는 저온 라디에이터(4)와 전장품 워터펌프(6) 등이 포함된 전장품 냉각계 회로에 상기 저온 라디에이터(4)와 냉각수 유동가능하도록 배치되어 있다.

이와 같이 전장품 냉각계 회로와 배터리 냉각계 회로를 연결하는 냉각수호스(20)를 프론트 엔드 모듈(30)의 전측부에 장착하여 모듈화함으로써, 차량 조립라인의 작업량을 축소할 수 있으며, 기존 프론트 범퍼 내측에 비어있는 공간을 활용하게 됨에 따라 공간활용도가 증대되고, 또한 하이브리드 전기차의 냉각계 대비 추가 구성되는 부품이 엔진룸(40) 외부에 배치됨에 따라 종래 플러그인 하이브리드 전기차 대비 하이브리드 전기차와의 공용 냉각계 범위가 증대되고 그로 인한 투자비 절감이 가능한 이점이 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐이므로 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 엔진 냉각계 2 : 라디에이터
3 : 전장품 냉각계 4 : 저온 라디에이터
5 : 전장품 리저버 7 : 배터리 냉각계
8 : 배터리 9 : 칠러
11 : 워터펌프 12 : 에어세퍼레이터
20 : 냉각수호스 21 : 센터 호스부
22 : 라이트 호스부 23 : 레프트 호스부
30 : 프론트 엔드 모듈 31 : 프론트 캐리어
32 : 쿨링모듈 34 : 에어가드
35 : 호스 고정부 36 : 마운팅부재
38,39 : 퀵커넥터 40 : 엔진룸

Claims (5)

1. 엔진룸 전방에 배치되는 프론트 캐리어와 상기 프론트 캐리어의 전방에 배치되는 프론트 범퍼 및 상기 프론트 캐리어의 전면부 상측에 장착되어 프론트 캐리어와 프론트 범퍼 사이 공간에 배치되는 에어가드를 구비하는 프론트 엔드 모듈에 있어서,
   상기 에어가드의 상면부에 상방으로 돌출 형성된 호스 고정부;
   복수의 마운팅부재가 외주부에 조립되어 길이방향을 따라 배열되고, 상기 마운팅부재가 상기 호스 고정부의 전면부에 장착됨에 의해 상기 에어가드의 상방에 차량의 횡방향으로 배치되어 전장품 냉각계와 배터리 냉각계를 냉각수 유동가능하게 연결하는, 냉각수호스;를 포함하며,
   상기 냉각수호스는 프론트 엔드 모듈의 내부공간에 가로지르며 배치되고, 그 양측 단부가 엔진룸 측으로 절곡 연장되어 엔진룸에 배치된 상기 배터리 냉각계의 에어세퍼레이터 및 상기 전장품 냉각계의 전장품 리저버와 연결되는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각수호스는:
   상기 복수의 마운팅부재 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의해 상기 호스 고정부의 전면부에 장착되어 차량의 횡방향으로 배치되는 센터 호스부;
   상기 센터 호스부의 우측단에 후방으로 절곡 형성되고, 상기 복수의 마운팅부재 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의해 상기 프론트 캐리어의 우측 측면부에 장착되는 라이트 호스부;
   상기 센터 호스부의 좌측단에 후방으로 절곡 형성되고, 상기 복수의 마운팅부재 중 적어도 하나 이상의 마운팅부재에 의해 상기 프론트 캐리어의 좌측 측면부에 장착되는 레프트 호스부;
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 라이트 호스부에는 전장품 냉각계의 전장품 리저버가 냉각수 유동가능하게 연결되고, 상기 레프트 호스부에는 배터리 냉각계의 에어세퍼레이터가 냉각수 유동가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 에어세퍼레이터는 배터리와 칠러가 포함된 배터리 냉각계 회로에 상기 배터리 및 칠러와 냉각수 유동가능하도록 배치되어 있는 부품인 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 전장품 리저버는 저온 라디에이터가 포함된 전장품 냉각계 회로에 상기 저온 라디에이터와 냉각수 유동가능하도록 배치되어 있는 부품인 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 전기차의 냉각수호스를 모듈화한 프론트 엔드 모듈.

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