KR101189417B1 - 차량의 온도 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수가 순환하며 냉각할 수 있도록 구비된 전기구동장치(1)와; 상기 전기구동장치(1)를 냉각한 냉각수를 공급받을 수 있도록 형성되어, 히트펌프의 실내열교환기(3)에 인접하게 설치된 히터코어(5)와; 상기 전기구동장치(1)로부터의 냉각수가 상기 히터코어(5)로 공급되는 것을 단속할 수 있도록 구비된 제1밸브(7)를 포함하여 구성된 차량의 온도 조절장치를 제공하여, 하이브리드 차량이나 전기자동차와 같이 모터와 인버터 및 컨버터 등의 전기구동장치를 구비한 차량에서 히트펌프를 이용하여 차량의 냉난방을 도모하고자 하는 경우에, 상기 전기구동장치에서 발생하는 열을 이용하여 상기 히트펌프와 함께 차량의 냉난방 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량의 온도 조절장치{Temperature Control Apparatus for Vehicle}

본 발명은 차량의 온도 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히트펌프를 사용하여 차량의 냉난방을 도모하도록 하는 하이브리드 차량 또는 전기자동차에서 보다 효율적인 차량의 냉난방이 이루어질 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

히트펌프(heat pump)는 도 1에 도시된 바와 같이 실내에 구비된 실내열교환기(500)와 실외에 구비된 실외열교환기(502)가 압축기(504)에서 압축된 냉매를 4way밸브(506)를 통해 유동시키는 방향에 따라 상호 배타적으로 압축기(504)와 응축기의 역할을 수행하게 됨으로써, 실내의 냉방과 난방을 모두 도모할 수 있도록 되어 있다.

한편 도 1은 실내 난방 모드를 설명한 것으로서, 실외의 조건이 영하의 온도에 습기를 포함한 공기가 실외열교환기(502) 주변이 있는 경우, 상기 실외열교환기(502) 주변에 성에가 발생되고, 이 성에는 상기 실외열교환기(502)의 성능을 저하시켜서, 결과적으로 실내 난방성능이 저하되게 된다.

따라서, 상기한 바와 같은 성에를 제거하기 위해서는 상기 히트펌프를 제상모드로 운전하여야 하는데, 이를 위해서는 난방모드를 중지하고 제상모드로 전환해야 하므로 차량의 실내온도를 제대로 조절하기 어려운 단점이 있다.

한편, 하이브리드 차량이나 전기자동차 등에는 모터와 인버터 및 컨버터 등의 전기구동장치가 사용되는데, 이러한 전기구동장치의 작동중에 발생하는 열을 냉각시키기 위해 별도의 냉각장치가 구비되고 있으며, 종래에는 상기한 바와 같은 전기구동장치로부터의 열은 상기 냉각장치를 통해 단순히 외부로 배출하도록 하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 상황을 고려하여 안출된 것으로서, 하이브리드 차량이나 전기자동차와 같이 모터와 인버터 및 컨버터 등의 전기구동장치를 구비한 차량에서 히트펌프를 이용하여 차량의 냉난방을 도모하고자 하는 경우에, 상기 전기구동장치에서 발생하는 열을 이용하여 상기 히트펌프와 함께 차량의 냉난방 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한 차량의 온도 조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 온도 조절장치는

냉각수가 순환하며 냉각할 수 있도록 구비된 전기구동장치와;

상기 전기구동장치를 냉각한 냉각수를 공급받을 수 있도록 형성되어, 히트펌프의 실내열교환기에 인접하게 설치된 히터코어와;

상기 전기구동장치로부터의 냉각수가 상기 히터코어로 공급되는 것을 단속할 수 있도록 구비된 제1밸브;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하이브리드 차량이나 전기자동차와 같이 모터와 인버터 및 컨버터 등의 전기구동장치를 구비한 차량에서 히트펌프를 이용하여 차량의 냉난방을 도모하고자 하는 경우에, 상기 전기구동장치에서 발생하는 열을 이용하여 상기 히트펌프와 함께 차량의 냉난방 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 히트펌프를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 온도 조절장치의 구성을 예시한 도면,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 작용을 설명한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 냉각수가 순환하며 냉각할 수 있도록 구비된 전기구동장치(1)와; 상기 전기구동장치(1)를 냉각한 냉각수를 공급받을 수 있도록 형성되어, 히트펌프의 실내열교환기(3)에 인접하게 설치된 히터코어(5)와; 상기 전기구동장치(1)로부터의 냉각수가 상기 히터코어(5)로 공급되는 것을 단속할 수 있도록 구비된 제1밸브(7)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 히트펌프의 실외열교환기(9)로 냉매를 공급하는 냉매파이프에는 상기 전기구동장치(1)로부터의 냉각수가 순환하며 열교환할 수 있도록 하는 열교환기인 히트펌프워머(11)가 더 설치되고, 상기 전기구동장치(1)로부터의 냉각수가 상기 히트펌프워머(11)로 공급되는 것을 단속할 수 있도록 구비된 제2밸브(13)가 더 구비되어 있다.

즉, 전기자동차나 하이브리드 차량 등에서 차량의 구동을 위해 사용되는 모터와 인터버 및 컨버터 등과 같은 것으로 이루어진 상기 전기구동장치(1)의 열을 이용하여 차량실내의 난방을 도모함은 물론, 히트펌프의 실외열교환기(9)의 제상기능을 수행할 수 있도록 한 것이다.

상기 전기구동장치(1)에는 상기 냉각수가 유출되는 공통공급라인(15) 및 냉각수가 회수되는 공통회수라인(17)이 연결되고, 상기 공통공급라인(15)은 상기 히터코어(5)로 연결되는 제1공급라인(19)과 상기 히트펌프워머(11)로 연결되는 제2공급라인(21)으로 분지되며, 상기 공통회수라인(17)은 상기 히터코어(5)로 연결되는 제1회수라인(23)과 상기 히트펌프워머(11)로 연결되는 제2회수라인(25)으로 분지된 구조이다.

여기서, 상기 전기구동장치(1)로부터의 냉각수를 상기 히터코어(5)와 히트펌프워머(11)로 원활하게 공급할 수 있도록 냉각수펌프(27)를 상기 공통공급라인(15)에 설치하고, 상기 제1밸브(7)는 상기 제1공급라인(19)에 설치하며, 상기 제2밸브(13)는 상기 제2공급라인(21)에 설치하였다.

따라서, 상기 냉각수펌프(27)를 구동하면서 상기 제1밸브(7)를 개방하면, 상기 전기구동장치(1)에서 가열된 냉각수는 상기 제1공급라인(19)을 통해 상기 히터코어(5)로 공급되게 되며, 상기 제2밸브(13)를 개방하면, 상기 냉각수는 상기 제2공급라인(21)을 통해 상기 히트펌프워머(11)로 공급되게 된다.

상기 히터코어(5)는 상기 히트펌프의 실내열교환기(3)와 열교환하면서 실내로 송풍되는 공기가 통과하는 경로상에 설치되어, 상기 히트펌프가 난방모드로 작동되고 있는 동안에는 히프펌프의 실내열교환기(3)에서 가열된 공기를 추가로 가열하도록 하거나 단독으로 실내에 송풍될 공기를 가열하여 실내의 원활한 난방 성능을 확보할 수 있도록 한다.

나아가, 본 실시예에서는 상기 히트펌프의 실내열교환기(3)와 열교환하면서 실내로 송풍되는 공기가 통과하는 경로상에 PTC히터(29)가 더 구비되도록 함으로써, 상기 히트펌프에 의한 난방 및 상기 히터코어(5)에 의한 난방이 어려운 차량 냉시동 초기 등의 경우에도 전기적으로 상기 PTC히터(29)를 구동하여 실내의 난방이 가능하도록 하고 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 3 내지 도 5를 참조하여 살펴본다.

도 3은 상기 히터코어(5)에 의해 실내의 난방을 도모하도록 하는 상황을 설명한 것으로서, 상기 전기구동장치(1)에서 가열된 냉각수를 상기 냉각수펌프(27)가 펌핑하면, 개방된 상기 제1밸브(7)를 통해 냉각수가 상기 히터코어(5)로 공급되어, 상기 히터코어(5)를 통과하는 공기를 가열하여 실내의 난방이 가능하도록 한다.

이때, 물론, 보다 강한 난방이 필요한 상황에서는 상기 히트펌프나 PTC히터(29)를 함께 구동할 수도 있을 것이며, 상기 히터코어(5)만으로 충분한 경우에는 상기 히터코어(5)만을 작동시킴으로써, 상기 히트펌프나 PTC히터(29)의 구동에 필요한 에너지의 소모를 저감할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 상기 히트펌프의 실외열교환기(9)에 성에가 발생하여 이를 제상하기 위한 제상모드를 설명한 것으로서, 본 발명에서는 제상을 위해 히트펌프 자체를 제상모드로 운전하는 것이 아니라, 히트펌프는 그대로 실내난방 모드로 작동하면서, 상기 전기구동장치(1)로부터 발생한 폐열을 상기 냉각수펌프(27)가 상기 제2밸브(13)를 통해 상기 히트펌프워머(11)로 공급함으로써, 상기 히트펌프워머(11)가 상기 실외열교환기(9)로 유입되는 냉매의 온도를 상승시키도록 함으로써, 제상 작용이 이루어지도록 하는 것이다.

따라서, 히트펌프 자체는 계속해서 실내 난방모드로 작동되면서도, 상기 히트펌프워머(11)를 통한 제상작용으로 상기 실외열교환기(9)의 원활한 작동을 도모하여, 보다 안정되고 원활한 실내 난방 상태를 확보할 수 있는 장점이 있다.

물론, 상기 도 3과 도 4에서는 상기 전기구동장치(1)로부터의 냉각수가 상기 히터코어(5)나 상기 히트펌프워머(11)의 어느 하나로만 공급되도록 하는 상태를 설명하고 있으나, 상기 전기구동장치(1)로부터 충분한 폐열이 발생된다면, 상기 히터코어(5)와 히트펌프워머(11) 모두에 냉각수를 공급하여 실내난방과 제상작용을 동시에 수행하도록 할 수도 있을 것이다.

도 5는 제습기능을 설명한 것으로서, 상기 히트펌프의 실내열교환기(3)를 난방시와는 달리 증발기로 기능하게 구동하면서, 공기를 송풍하여 공기중에 포함된 습기를 제거하도록 한다.

이때, 상기 실내열교환기(3)를 통과한 공기의 온도는 상기 히터코어(5)를 통과하면서 실내 요구 온도에 부합하도록 가열되게 됨으로써, 쾌적한 제습기능의 구현이 가능하게 되는 것이다.

물론, 이를 위해서 상기 냉각수펌프(27)가 구동되면서 상기 제1밸브(7)는 개방된 상태를 가지게 된다.

1; 전기구동장치
3; 실내열교환기
5; 히터코어
7; 제1밸브
9; 실외열교환기
11; 히트펌프워머
13; 제2밸브
15; 공통공급라인
17; 공통회수라인
19; 제1공급라인
21; 제2공급라인
23; 제1회수라인
25; 제2회수라인
27; 냉각수펌프
29; PTC히터

Claims (6)

1. 냉각수가 순환하며 냉각할 수 있도록 구비된 전기구동장치와;
   상기 전기구동장치를 냉각한 냉각수를 공급받을 수 있도록 형성되어, 히트펌프의 실내열교환기에 인접하게 설치된 히터코어와;
   상기 전기구동장치로부터의 냉각수가 상기 히터코어로 공급되는 것을 단속할 수 있도록 구비된 제1 밸브;
   상기 히트펌프의 실외열교환기로 냉매를 공급하는 냉매파이프에 설치되고, 상기 전기구동장치로부터의 냉각수가 순환하며 열교환할 수 있도록 하는 열교환기인 히트펌프워머;
   상기 전기구동장치로부터의 냉각수가 상기 히트펌프워머로 공급되는 것을 단속할 수 있도록 구비된 제2밸브; 및
   상기 전기구동장치로부터의 냉각수를 상기 히터코어와 히트펌프워머로 공급할 수 있도록 펌핑하는 냉각수펌프를 포함하고,
   상기 전기구동장치에는 상기 냉각수가 유출되는 공통공급라인 및 냉각수가 회수되는 공통회수라인이 연결되고;
   상기 공통공급라인은 상기 히터코어로 연결되는 제1공급라인과 상기 히트펌프워머로 연결되는 제2공급라인으로 분지되며;
   상기 공통회수라인은 상기 히터코어로 연결되는 제1회수라인과 상기 히트펌프워머로 연결되는 제2회수라인으로 분지되며;
   상기 냉각수펌프는 상기 공통공급라인에 설치되고;
   상기 제1밸브는 상기 제1공급라인에 설치되며;
   상기 제2밸브는 상기 제2공급라인에 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 온도 조절장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 히터코어는 상기 히트펌프의 실내열교환기와 열교환하면서 실내로 송풍되는 공기가 통과하는 경로상에 설치된 것
   을 특징으로 하는 차량의 온도 조절장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 히트펌프의 실내열교환기와 열교환하면서 실내로 송풍되는 공기가 통과하는 경로상에는 PTC히터가 더 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량의 온도 조절장치.

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