KR101422034B1 - Air conditioner for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있고, 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle, and more particularly, it relates to an air conditioner for an electric vehicle, which can heat at least one of an air conditioning unit and a heat recovery unit independently or interlockedly according to a heating load required in heating operation, The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle capable of improving the efficiency of the indoor space and utilizing the stable arrangement for heating the indoor space irrespective of the variation of the driving unit.

Description

전기자동차용 공기조화장치{Air conditioner for electric vehicle}[0001] Air conditioner for electric vehicle [0002]

본 발명은 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있고, 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle, and more particularly, it relates to an air conditioner for an electric vehicle, which can heat at least one of an air conditioning unit and a heat recovery unit independently or interlockedly according to a heating load required in heating operation, The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle capable of improving the efficiency of the indoor space and utilizing the stable arrangement for heating the indoor space irrespective of the variation of the driving unit.

최근 세계적인 환경규제 강화 및 에너지 비용 절감 추세에 따라 환경 친화적인 전기자동차(EV: Electric Vehicle)에 대한 요구가 증가 되고 있다. 미국과 유럽의 경우 대기보존법 제정에 의하여 전기자동차의 보급이 의무화되고 있는 상황이며, 국내에서도 저탄소 녹색성장의 일환으로 그린카(Green car, 친환경 자동차)에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly electric vehicles (EVs) has been increasing due to the strengthening of global environmental regulations and the reduction of energy costs. In the United States and Europe, the provision of electric vehicles is obligatory under the Act on the Preservation of the Atmospheric Conservation Act. In Korea, interest and research on green cars are actively pursued as a part of low carbon green growth.

전기 자동차에는 자동차의 구동을 위한 모터 및 각종 전장 장치를 작동시키기 위하여 배터리가 장착되며, 여름철 냉방 또는 겨울철 난방을 위한 공기조화장치가 장착된다.The electric vehicle is equipped with a battery for operating motors and various electric devices for driving the vehicle, and an air conditioner for summer cooling or winter heating.

공기조화기는 내부를 순환하는 냉매가 압축, 응축, 팽창 및 증발의 순으로 순환하여 열을 전달하는 싸이클을 가진다. 이러한 싸이클에 의해 공기조화기는 하절기에는 실내의 열을 외부로 배출하는 냉방 싸이클로 동작하고, 동절기에는 냉방 싸이클과 반대로 순환하여 실내로 열을 공급하는 히트 펌프(Heat Pump)의 난방 싸이클로 동작하게 된다. The air conditioner has a cycle in which the refrigerant circulating in the inside circulates heat in the order of compression, condensation, expansion and evaporation. With this cycle, the air conditioner operates as a cooling cycle for discharging heat to the outside during the summer, and as a heating cycle for a heat pump circulating in the opposite direction of the cooling cycle in the winter, for supplying heat to the room.

한편, 공기조화장치의 작동시 전기자동차의 효율이 크게 떨어지는 문제가 있으므로, 모터 및 배터리 등의 배열을 공조시 활용할 수 있는 구조가 요구된다.On the other hand, there is a problem in that the efficiency of the electric vehicle is significantly lowered when the air conditioner operates. Therefore, a structure capable of utilizing the arrangement of the motor and the battery in the air conditioning is required.

본 발명은 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide an air conditioner for an electric vehicle capable of heating at least one of an air conditioning unit and a heat recovery unit independently or in conjunction with each other according to a heating load required for heating operation.

또한, 본 발명은 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide an air conditioner for an electric vehicle which can increase the efficiency of an electric vehicle and utilize a stable arrangement for heating the indoor space irrespective of variations of the driving unit.

또한, 본 발명은 전기자동차의 구동부의 변동에 관계없이 안정적으로 배열을 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide an air conditioner for an electric vehicle capable of stably utilizing the arrangement irrespective of variations of a driving part of an electric vehicle.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 실외열교환기와 실내열교환기 및 압축기를 포함하는 공조 유니트;와 상기 실내열교환기가 내부에 배치되고, 실내 공기의 유입 및 토출을 위한 유입구와 토출구를 갖는 덕트;와 모터를 포함하는 발열원으로부터 배열을 회수하기 위한 작동 유체가 순환되는 열회수 유니트;와 상기 열회수 유니트로부터 회수된 배열을 축적하기 위한 축열 장치;와 상기 덕트 내부에 배치되며, 상기 축열 장치로부터 회수된 열을 통해 실내 공기를 가열시키기 위한 히트 코어; 및 상기 덕트 내부에 배치된 히터를 포함하는 공기조화장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 공기조화장치는 배터리를 구동원으로 운전되는 전기자동차용 공기조화장치에 있어서, 냉매를 압축하기 위한 압축기와 실내공기와 열교환을 위한 실내열교환기 및 실외공기와 열교환을 위한 실외열교환기를 포함하는 공조 유니트;와 모터 및 배터리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 발열원으로부터 배열을 회수하기 위하여 작동유체가 순환되는 열회수유니트;와 상기 열회수유니트를 순환하는 작동유체로부터 일정 량의 열을 저장하기 위한 축열장치;와 상기 축열장치에 저장된 열을 통해 실내공기를 가열하도록 연결된 히트코어; 및 실외온도 및 난방부하에 기초하여 상기 공조유니트 및 히트코어 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전시키기 위한 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치에 열을 저장시키고, 감속구간에서 저장된 열을 히트코어로 전달시킬 수 있다.
또한, 상기 전기자동차용 공기조화장치는 실내유입공기를 가열하는 히터를 추가로 구비하고, 상기 제어부는 상기 공조유니트의 실내열교환기와 히트코어와 히터를 단독 또는 연동 운전할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 실외온도가 소정온도보다 낮은 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 상기 히트코어와 상기 히터를 통해 난방이 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 실외온도가 소정온도 이상인 경우, 공조 유니트와 히터 또는 공조 유니트와 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 실외온도가 0℃이상인 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치로 열을 저장시키고, 감속구간에서 히트코어로 열을 전달시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 전기자동차가 정차하거나 저속 운전시 공조 유니트를 통해 난방을 수행하도록 제어할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: an air conditioning unit including an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, and a compressor; an indoor heat exchanger disposed inside the indoor heat exchanger; A heat recovery unit for circulating a working fluid for recovering an arrangement from a heat source including a motor and a heat storage unit for accumulating the arrangement recovered from the heat recovery unit, A heat core for heating room air through heat recovered from the apparatus; And a heater disposed inside the duct.
The air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a compressor for compressing a refrigerant, an indoor heat exchanger for heat exchange with indoor air, and an outdoor heat exchanger A heat recovery unit in which a working fluid is circulated in order to recover an arrangement from a heat source including at least one of a motor and a battery, and a heat recovery unit A heating core connected to heat indoor air through heat stored in the heat storage device; And a controller for independently or interlocking at least one of the air conditioning unit and the heat core based on the outdoor temperature and the heating load.
In addition, the controller may store heat in the heat storage device in the acceleration section of the electric vehicle, and may transmit the stored heat to the heat core in the deceleration section.
Also, the air conditioner for an electric vehicle may further include a heater for heating indoor inflow air, and the controller may operate the indoor heat exchanger, the heat core, and the heater of the air conditioning unit independently or interlockingly.
In addition, the controller may control the heating to be performed through the heat core and the heater without operating the air conditioning unit when the outdoor temperature is lower than the predetermined temperature.
In addition, when the outdoor temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the controller may control the heating to be performed through the air conditioning unit, the heater, the air conditioning unit, and the heat core.
In addition, when the outdoor temperature is 0 ° C or more, the control unit may control the heating to be performed through the heat core without operating the air conditioning unit.
In addition, the controller may store heat in the heat storage device in the acceleration section of the electric vehicle, and may transfer heat to the heat core in the deceleration section.
In addition, the control unit may control the electric vehicle to stop or perform heating through the air conditioning unit at a low-speed operation.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, at least one of the air conditioning unit and the heat recovery unit can be heated alone or in conjunction with each other according to a heating load, thereby heating the indoor space.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 실내 난방부하가 작을 경우 작동 유체로부터 열을 축적한 후 필요시 이를 실내 공간의 난방을 위한 열원으로 사용할 수 있다.In addition, the air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention can accumulate heat from the working fluid when the room heating load is low, and use it as a heat source for heating the indoor space if necessary.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있다.In addition, the air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention can increase the efficiency of an electric vehicle and utilize a stable arrangement for heating the indoor space regardless of the variation of the driving unit.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 열회수 유니트(20)를 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 축열장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 전기자동차의 구동부의 변동에 따른 난방 운전 제어를 설명하기 위한 그래프.1 is a block diagram showing an air conditioner according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram illustrating a heat recovery unit 20 in accordance with one embodiment of the present invention.
3 is a block diagram for explaining an operating state of a heat storage device constituting an air conditioner according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph for explaining heating operation control according to variation of a driving part of an electric vehicle.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 공기조화장치(이하, 공기조화장치)를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an air conditioner for an electric vehicle (hereinafter referred to as an air conditioner) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown may be exaggerated or reduced have.

한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.On the other hand, terms including an ordinal number such as a first or a second may be used to describe various elements, but the constituent elements are not limited by the terms, and the terms may refer to a constituent element from another constituent element It is used only for the purpose of discrimination.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 열회수 유니트(20)를 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 축열장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 전기자동차의 구동부의 변동에 따른 난방 운전 제어를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 1 is a block diagram showing an air conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a heat recovery unit 20 according to an embodiment of the present invention. Fig. 4 is a graph for explaining the heating operation control according to the variation of the driving unit of the electric vehicle. Fig.

본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 전기 자동차(C)의 실내 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 공조 유니트(10)와 모터(21) 및 배터리(26) 중 적어도 하나 이상으로부터 배열을 회수하기 위한 열회수 유니트(20)를 포함한다.An air conditioner according to an embodiment of the present invention includes an air conditioning unit 10 for cooling or heating an indoor space of an electric car C, a heat recovery unit 20 for recovering an arrangement from at least one of a motor 21 and a battery 26 And a heat recovery unit (20).

구체적으로, 상기 공기조화장치는 실외열교환기(11)와 실내열교환기(12) 및 압축기(13)를 포함하는 공조유니트(10) 및 발열원(S)(예를 들어, 모터 21)의 냉각을 위한 작동 유체가 흐르는 배관의 적어도 일부 영역이 실내 공기와 열교환될 수 있도록 배치되는 열회수 유니트(20)를 포함한다.Specifically, the air conditioner performs cooling of the air conditioning unit 10 and the heat source S (for example, the motor 21) including the outdoor heat exchanger 11, the indoor heat exchanger 12 and the compressor 13 And a heat recovery unit (20) arranged so that at least a partial area of the piping through which the working fluid flows can be heat-exchanged with the room air.

이하, 공조 유니트(10) 및 열회수 유니트(20)를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the air conditioning unit 10 and the heat recovery unit 20 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 상기 공조 유니트(10)는 실외열교환기(11)와 압축기(13) 및 실내 열교환기(12)를 포함한다. 또한, 상기 공조 유니트(10)는 냉방 사이클 및 히트 펌프로 작동하기 위하여 냉매의 유로를 전환시키는 사방밸브(15)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the air conditioning unit 10 includes an outdoor heat exchanger 11, a compressor 13, and an indoor heat exchanger 12. In addition, the air conditioning unit 10 may include a four-way valve 15 for switching a refrigerant flow path to operate as a cooling cycle and a heat pump.

상기 공조 유니트(10)는 냉매를 압축시키기 위한 압축기(13)와 실외 열교환기(11)와 실내 열교환기(12) 및 팽창밸브(16)를 포함한다.The air conditioning unit 10 includes a compressor 13 for compressing a refrigerant, an outdoor heat exchanger 11, an indoor heat exchanger 12, and an expansion valve 16.

여기서, 전기 자동차의 내부에 배치되는 공조 유니트(10)는 외부 공기와 열교환을 위한 실외 열교환기(11)가 차량 앞부분에 배치되고, 실내 공기와 열교환을 위한 실내 열교환기(12)는 실내 측에 배치된다.In the air conditioning unit 10 disposed inside the electric vehicle, the outdoor heat exchanger 11 for heat exchange with the outside air is disposed in the front portion of the vehicle, and the indoor heat exchanger 12 for heat exchange with the indoor air is disposed on the indoor side .

일 실시예로, 상기 전기 자동차(C)에는 실내 공간과 연통되는 유입구(2) 및 하나 이상의 토출구(3, 4)를 갖는 덕트(1)가 마련되며, 상기 실내 열교환기(12)와 실내 공기를 순환시키기 위한 송풍팬(5)은 상기 덕트(1) 내부에 배치될 수 있다. The electric vehicle C is provided with a duct 1 having an inlet 2 communicating with the indoor space and one or more outlet ports 3 and 4 and the indoor heat exchanger 12 and the indoor air The air blowing fan 5 for circulating air can be disposed inside the duct 1.

따라서, 실내 공기는 유입구(2)를 통해 상기 덕트(1)의 내부로 유입된 후, 덕트(1) 내부로 유입된 공기는 상기 실내 열교환기(12)를 통과하는 과정에서 냉매와 열교환이 이루어지고, 열교환된 공기는 토출구(3, 4)를 통해 실내 공간으로 공급된다.The indoor air flows into the duct 1 through the inlet 2 and then flows into the duct 1 through the indoor heat exchanger 12 to perform heat exchange with the refrigerant And the heat exchanged air is supplied to the indoor space through the discharge ports 3, 4.

또한, 상기 토출구(3, 4)는 제 1토출구(3)와 제 2토출구(4)로 구분될 수 있으며, 덕트(1) 내부에서 열교환된 공기는 제 1토출구(3)를 통해 전기자동차(C)의 윈도우 측으로 토출되거나, 제 2토출구(4)를 통하여 사용자 측으로 토출될 수 있다. 상기 덕트(1) 내부에는 제 1토출구(3) 및 제2토출구(4)를 각각 선택적으로 개폐시키기 위한 제 1댐퍼(6)와 제 2댐퍼(7)가 마련될 수 있다.The discharge ports 3 and 4 can be divided into a first discharge port 3 and a second discharge port 4. The air that has undergone the heat exchange inside the duct 1 is discharged through the first discharge port 3 to the electric vehicle C or discharged to the user side through the second discharge port 4. [ A first damper 6 and a second damper 7 for selectively opening and closing the first discharge port 3 and the second discharge port 4 may be provided in the duct 1.

또한, 상기 공조 유니트(10)는 냉방 또는 난방 전환 시 냉매의 유로를 전환시키기 위한 사방밸브(15)와 압축기(13)로 유입되는 냉매를 분리 및 저장시키기 위한 어큐뮬레이터(14)를 포함할 수 있다.The air conditioning unit 10 may include a four-way valve 15 for switching the refrigerant flow path during cooling or heating switching and an accumulator 14 for separating and storing the refrigerant flowing into the compressor 13 .

상기와 같은 구조를 갖는 공조 유니트(10)가 냉방 싸이클로 동작하는 경우에, 상기 압축기(13)에서 압축된 기체 냉매는 실외 열교환기(11)로 유입되어 액체 냉매로 상변화를 하게 된다. 상기 실외 열교환기(11)에서 냉매가 상변화를 하면서 외부로 열을 방출하게 된다.When the air conditioning unit 10 having the above-described structure operates in the cooling cycle, the gas refrigerant compressed in the compressor 13 flows into the outdoor heat exchanger 11 and changes its phase to liquid refrigerant. The refrigerant is phase-changed in the outdoor heat exchanger 11 and heat is released to the outside.

이후에 실외 열교환기(11)에서 토출되는 냉매는 팽창밸브(16)를 거치면서 팽창되고 실내 열교환기(12)로 유입된다. 실내 열교환기(12)로 유입된 액체 냉매는 기체 냉매로 상변화를 하게 된다. 마찬가지로, 상기 냉매는 실내 열교환기(12)에서 상변화를 하면서 실내 공간의 열을 흡수하게 된다.Thereafter, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (11) expands through the expansion valve (16) and flows into the indoor heat exchanger (12). The liquid refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 12 undergoes a phase change to the gaseous refrigerant. Likewise, the refrigerant absorbs the heat of the indoor space while making a phase change in the indoor heat exchanger (12).

이와는 다르게, 상기 공조 유니트(10)가 실내 공간을 난방시키는 히트 펌프로 동작하는 경우에, 상기 실외열교환기(11)에서는 차가운 외부 공기와 냉매의 열교환이 이루어짐에 따라 상기 냉매의 증발이 일어나고, 상기 실내 열교환기(12)에서는 실내 공기와 냉매의 열교환이 이루어짐에 따라 상기 냉매의 응축이 일어난다.Alternatively, when the air conditioning unit 10 operates as a heat pump for heating the indoor space, evaporation of the refrigerant takes place in the outdoor heat exchanger 11 as the heat exchange between the cold outside air and the refrigerant occurs, In the indoor heat exchanger (12), as the indoor air and the refrigerant heat exchange, the refrigerant condenses.

즉, 냉매는 실외열교환기(11)를 통과하는 과정에서 외부 공기로부터 열을 전달받고, 실내열교환기(12)를 통과하는 과정에서 실내 공기로 열을 전달한다. 또한, 상기 공조 유니트(10)는 팽창밸브(16)와 사방밸브(15)의 유로를 전환시키기 위한 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.That is, the refrigerant receives heat from the outside air in the process of passing through the outdoor heat exchanger 11 and transfers the heat to the room air in the course of passing through the indoor heat exchanger 12. [ The air conditioning unit 10 may include a control unit (not shown) for switching the flow path of the expansion valve 16 and the four-way valve 15.

이하, 상기 공조 유니트(10)가 겨울철 등 실외 온도가 낮은 환경에서 난방 운전을 수행하는 경우로 한정하여 설명한다.Hereinafter, the case where the air conditioning unit 10 performs heating operation in an environment having a low outdoor temperature, such as winter, will be described.

상기 열회수 유니트(20)는 작동 유체를 순환시킴으로써 모터(21) 및 배터리(26)와 같은 발열원(S)을 냉각시킴으로써 전기자동차(C)의 효율을 높이는 기능을 수행할 수 있다.The heat recovery unit 20 can perform the function of increasing the efficiency of the electric vehicle C by cooling the heat source S such as the motor 21 and the battery 26 by circulating the working fluid.

또한, 상기 열회수 유니트(20)는 상기 발열원(S)을 냉각시키기 위한 열교환기(27, 22)가 실외열교환기(11) 주변에 배치됨으로써 난방 과정에서 실외열교환기(11)를 통과하는 냉매의 증발 온도를 높이는 기능을 수행할 수 있다.The heat recovery unit 20 is provided with heat exchangers 27 and 22 for cooling the heat source S disposed in the vicinity of the outdoor heat exchanger 11 to heat the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 11 The function of increasing the evaporation temperature can be performed.

또한, 상기 열회수 유니트(20)는 모터(21) 및 배터리(26)와 같은 발열원(S)으로부터 회수한 배열을 활용하여 실내 공간을 난방시킴으로써 공기조화장치의 효율을 높이는 기능을 수행할 수 있다.The heat recovery unit 20 can perform the function of heating the indoor space by utilizing the arrangement recovered from the heat source S such as the motor 21 and the battery 26 to improve the efficiency of the air conditioner.

도 1 및 2를 참조하면, 상기 공기조화장치는 상기 열회수 유니트(20)를 순환하는 작동 유체로부터 일정 량의 열을 축적하기 위한 축열장치(40)를 포함한다.1 and 2, the air conditioner includes a heat storage device 40 for accumulating a predetermined amount of heat from a working fluid circulating through the heat recovery unit 20. [

상기 축열장치(40)는 내부에 상변환물질(PCM)이 구비될 수 있으며, 상기 상변환물질은 발열원(S)을 냉각시키는 과정에서 열을 회수한 작동 유체와 열교환을 통하여 일정량의 열을 저장할 수 있다. 또한, 발열원(S)과 축열장치(40)를 연결하는 배관에는 작동 유체의 순환을 위한 제 1펌프(42)가 마련될 수 있다.The phase change material (PCM) may be disposed inside the heat storage device 40. The phase change material may store a certain amount of heat through heat exchange with the working fluid recovered in the course of cooling the heat transfer source S . In addition, a first pump 42 for circulating the working fluid may be provided in the pipe connecting the heat source S and the heat storage device 40.

또한, 상기 공기조화장치는 상기 축열장치(40)에 축적된 열을 통해 덕트(1) 내부의 실내 공기를 가열시키기 위한 히트 코어(50)를 포함한다. 상기 히트 코어(50)는 작동 유체가 순환하는 튜브와 상기 튜브에 마련되는 방열핀을 포함할 수 있으며, 상기 덕트(1) 내부에 배치될 수 있다. 상기 히트 코어(50) 내부를 순환하는 작동 유체는 상변환물질과의 열교환을 통해 가열되며, 상기 히트 코어(50)를 통과하는 과정에서 실내 공기를 가열시킨다.In addition, the air conditioner includes a heat core (50) for heating indoor air inside the duct (1) through heat accumulated in the heat accumulating device (40). The heat core 50 may include a tube through which a working fluid circulates and a radiating fin provided in the tube, and may be disposed inside the duct 1. The working fluid circulating inside the heat core (50) is heated by heat exchange with the phase change material, and heats the room air while passing through the heat core (50).

또한, 상기 공기조화장치는 덕트(1) 내부에 배치되는 히터(30)를 포함한다. 상기 히터(30)는 덕트(1) 내부를 순환하는 실내 공기를 가열시키는 기능을 수행한다.In addition, the air conditioner includes a heater 30 disposed inside the duct 1. The heater 30 functions to heat room air circulating inside the duct 1.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 공기조화장치는 실내 공기를 가열시킬 수 있는 열원으로 공조 유니트(10)의 실내 열교환기(12)와 축열 장치(40)로부터 열을 공급받는 히트 코어(50)와 히터(30)를 포함하며, 실내 열교환기(12)와 히트 코어(50)와 히터(30)는 덕트(1) 내부에 각각 배치된다.As described above, the air conditioner is a heat source that can heat room air, and includes a heat core 50, which receives heat from the indoor heat exchanger 12 of the air conditioning unit 10 and the heat storage device 40, The heat exchanger 12, the heat core 50, and the heater 30 are disposed inside the duct 1, respectively.

여기서, 상기 제어부는 실외 온도 및 난방 부하를 감지하여 실내 공간을 난방시키는 열원을 선택할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 공조 유니트(10)의 실내 열교환기(12)와 히트 코어(50)와 히터(30)를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방시킬 수 있다.Here, the controller may select a heat source for heating the indoor space by sensing the outdoor temperature and the heating load. That is, the control unit can heat the indoor space by operating the indoor heat exchanger 12, the heat core 50, and the heater 30 of the air conditioning unit 10 independently or in conjunction with each other.

도 2 및 3을 참조하면, 상기 제어부는 상기 축열장치(40)의 축열 운전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기자동차의 가속 시 구동부(모터, 인버터, 컨버터)의 발열량이 높아지게 되므로, 평소보다 많은 양의 배열이 회수될 수 있다. 이와는 가르게, 전기자동차의 감속 시 구동부의 발열량이 낮아지게 되므로, 평소보다 적은 양의 배열이 회수될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the controller can control the heat storage operation of the heat storage device 40. FIG. For example, since the amount of heat generated by the drive unit (motor, inverter, converter) during acceleration of the electric vehicle becomes high, a larger amount of arrangement can be recovered. In this case, since the amount of heat generated by the driving portion is reduced at the time of deceleration of the electric vehicle, a smaller amount of arrangement can be recovered.

상기 제어부는 이와 같은 가속 구간에서 구동부의 배열을 축적시키고, 감속 구간에서 축적된 배열을 히트 코어(50)로 전달할 수 있으며, 따라서 상기 공기조화장치는 전기자동차의 구동부의 변동에 관계없이 안정적으로 배열을 활용하여 실내 공간을 난방시킬 수 있다.The controller can accumulate the arrangement of the driving units in the acceleration period and deliver the accumulated arrangement in the deceleration period to the heat core 50. Accordingly, the air conditioner can stably arrange the air conditioner So that the indoor space can be heated.

한편, 상기 제어부는 실내 난방을 위하여 실외 온도 및 난방 부하에 따라 전술한 열원들을 단독 또는 연동 운전시킬 수 있으며, 예를 들어, 실외온도가 영하 15℃보다 작은 경우에 공조 유니트(10)를 순환하는 냉매의 특성상 열교환 효율이 떨어지게 되므로 상기 제어부는 축열 장치(40)를 통하여 가열시킨 작동 유체로 히트 코어(50)와 히터(30)를 작동시킬 수 있다.Meanwhile, the control unit can operate the heat sources alone or in conjunction with each other according to the outdoor temperature and the heating load for indoor heating. For example, when the outdoor temperature is less than minus 15 ° C, the control unit circulates the air conditioning unit 10 The heat exchanging efficiency is lowered due to the characteristics of the refrigerant, so that the controller can operate the heat core 50 and the heater 30 with the working fluid heated through the heat accumulating device 40.

또한, 실외온도가 영하 15℃ 내지 0℃의 범위인 경우 상기 제어부는 공조 유니트(10)와 히터를 함께 작동시킬 수 있다.Also, when the outdoor temperature is in the range of minus 15 ° C to 0 ° C, the control unit can operate the air conditioning unit 10 and the heater together.

또한, 실외온도가 0℃인 경우에 상기 제어부는 전기 자동차가 고속 운전시 축열 장치(40)를 구동하여 구동부로부터 회수된 열을 통해 히트 코어(50)를 순환하는 작동 유체를 가열시키고, 전기 자동차의 정차시 또는 저속 운전시 공조 유니트(10)를 작동시킬 수 있다.When the outdoor temperature is 0 ° C, the controller drives the heat storage device 40 during high-speed operation to heat the working fluid circulating the heat core 50 through the heat recovered from the driving unit, It is possible to operate the air conditioning unit 10 at the time of stopping the air conditioning unit 10 or at a low speed operation.

지금까지는 구동부 및 배터리로부터 배열을 회수하여 실내 공간의 난방에 활용하는 구조를 설명하였으며, 이하 열회수 유니트(20)를 통해 구동부 및 배터리를 냉각시키는 구조를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a structure in which the arrangement is recovered from the driving unit and the battery and utilized for heating the indoor space has been described. Hereinafter, a structure for cooling the driving unit and the battery through the heat recovery unit 20 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4를 참조하면, 상기 열회수 유니트(20)는 모터(21)를 포함하는 구동부와 배터리(26)과 실외열교환기(11)의 전방에 배치되는 제 1열교환기(27)와 실외열교환기(11)의 후방에 배치되는 제 2열교환기(22)를 포함할 수 있다.4, the heat recovery unit 20 includes a drive unit including a motor 21, a battery 26, a first heat exchanger 27 disposed in front of the outdoor heat exchanger 11, an outdoor heat exchanger And a second heat exchanger (22) disposed behind the second heat exchanger (11).

또한, 상기 열회수 유니트(20)는 구동부(21, 24, 25)와 배터리(26)로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체(예를 들어, 냉각수)를 선택적으로 상기 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 유입시키기 위한 유로전환밸브(도시되지 않음) 및 상기 작동 유체를 순환시키기 위한 펌프를 포함할 수 있다.The heat recovery unit 20 selectively supplies a working fluid (for example, cooling water) whose temperature has risen through the heat recovered from the driving units 21, 24 and 25 and the battery 26 to the first heat exchanger 27 (Not shown) for introducing the working fluid into the second heat exchanger 22, and a pump for circulating the working fluid.

또한, 상기 모터(21)와 인버터(24) 및 컨버터(25)는 작동 유체의 순환 방향을 따라 직렬로 배치될 수 있다.In addition, the motor 21, the inverter 24, and the converter 25 may be arranged in series along the circulation direction of the working fluid.

또한, 상기 열회수 유니트(20)는 상기 모터(21) 내부의 오일을 냉각시키기 위한 오일 냉각기(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 오일 냉각기는 제 2열교환기(22)의 후방에 배치될 수 있다.Further, the heat recovery unit 20 may further include an oil cooler (not shown) for cooling the oil inside the motor 21, and the oil cooler is disposed behind the second heat exchanger 22 .

여기서, 구동부는 배터리(26)보다 더 큰 회수열을 갖는다.Here, the driving unit has a larger heat recovery column than the battery 26. [

구체적으로, 구동부로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체는 유로전환밸브에 의하여 선택적으로 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 순환될 수 있고, 배터리(26)로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체는 유로전환밸브에 의하여 선택적으로 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 순환될 수 있으며, 상기 유로전환밸브는 사방밸브일 수 있다.Specifically, the working fluid whose temperature has risen through the heat recovered from the driving unit can be selectively circulated to the first heat exchanger 27 or the second heat exchanger 22 by the flow path switching valve, The working fluid whose temperature has risen through the heat can be selectively circulated to the first heat exchanger 27 or the second heat exchanger 22 by the flow path switching valve, and the flow path switching valve may be a four-way valve.

즉, 구동부로부터 열을 회수하는 작동 유체가 제 1열교환기(27)로 순환되는 경우에는 배터리(26)로부터 열을 회수하는 작동 유체가 제 2열교환기(22)로 순환된다.That is, when the working fluid recovering heat from the driving unit is circulated to the first heat exchanger 27, the working fluid recovering heat from the battery 26 is circulated to the second heat exchanger 22.

한편, 제 1열교환기(27)는 실외열교환기(11)의 전방에 배치된 상태되고, 제 2열교환기(22)는 실외열교환기(11)의 후방에 배치된다. 여기서, 모터(21) 및 배터리(26) 등을 냉각시키기 위한 제 1 또는 제 2 열교환기(27, 22)는 실외 열교환기(11) 전방 및 후방에 각각 배치되며, 실외열교환기(11)와 접촉되는 실외 공기의 온도에 영향을 미친다.On the other hand, the first heat exchanger 27 is disposed in front of the outdoor heat exchanger 11, and the second heat exchanger 22 is disposed behind the outdoor heat exchanger 11. The first and second heat exchangers 27 and 22 for cooling the motor 21 and the battery 26 are disposed at the front and the rear of the outdoor heat exchanger 11 respectively and are connected to the outdoor heat exchanger 11, It affects the temperature of the outdoor air being contacted.

여기서, 상기 공조 유니트(10)의 난방 운전시, 유로전환밸브에 의하여 상기 구동부를 순환하는 작동유체는 제 1열교환기(27)로 유입되고, 상기 배터리(26)를 순환하는 작동유체는 제 2열교환기(22)로 유입될 수 있다.Here, during the heating operation of the air conditioning unit 10, the working fluid circulating through the driving unit by the flow path switching valve flows into the first heat exchanger 27, and the working fluid circulating through the battery 26 flows into the second Can be introduced into the heat exchanger (22).

전술한 바와 같이, 공조 유니트(10)가 난방 운전을 수행할 경우, 상기 실내열교환기(12)는 응축기로 작동되고, 실외 열교환기(11)는 증발기로 작동된다.As described above, when the air conditioning unit 10 performs the heating operation, the indoor heat exchanger 12 is operated as a condenser, and the outdoor heat exchanger 11 is operated as an evaporator.

이처럼 실외 열교환기(11)가 증발기로 작동되는 경우 상기 제 1열교환기(27)로는 구동부를 순환하는 작동 유체가 유입될 수 있고, 상기 제 2열교환기(22)로는 배터리(26)를 순환하는 작동 유체가 유입될 수 있다.When the outdoor heat exchanger 11 operates as an evaporator, the working fluid circulating in the driving unit may flow into the first heat exchanger 27, and the second heat exchanger 22 may circulate the battery 26 A working fluid may be introduced.

실외 공기는 제 1열교환기(27)를 통과하는 과정에서 온도가 상승하게 되며, 실외열교환기(11)를 기준으로 살펴보면 실외열교환기(11)에서는 제 1열교환기(27)에 의해서 예열된 공기와 냉매의 열교환이 이루어지게 되고, 그 결과 제 1열교환기(27)가 없는 경우보다 냉매의 증발온도가 높아지게 되며, 공조 유니트(10)의 효율이 높아지게 된다.The temperature of the outdoor air is increased in the process of passing through the first heat exchanger 27. When the outdoor air is viewed from the outdoor heat exchanger 11, the outdoor air is heated by the first heat exchanger 27, As a result, the evaporation temperature of the refrigerant is higher than in the case where the first heat exchanger 27 is not provided, and the efficiency of the air conditioning unit 10 is increased.

즉, 겨울철과 같이 실외 공기의 온도가 낮은 상태에서 냉매가 흡열을 해야 하는 증발 과정의 불리함을 극복하기 위하여 실외열교환기(11)의 전방에 배치된 제 1열교환기(27)로 발열량이 큰 구동부를 순환하는 작동 유체를 유입시킴에 따라 실외 열교환기(11)를 통과하는 냉매의 증발 온도를 높일 수 있다.That is, in order to overcome the disadvantage of the evaporation process in which the refrigerant must absorb heat in a state where the outdoor air temperature is low as in the winter, the first heat exchanger (27) disposed in front of the outdoor heat exchanger (11) The evaporating temperature of the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 11 can be increased by introducing the working fluid circulating through the driving portion.

따라서, 히트 펌프로 동작하는 공조 유니트(10)의 운전 영역을 확대시킬 수 있고, 효율을 높일 수 있다.Therefore, the operation range of the air conditioning unit 10 operating as the heat pump can be enlarged, and the efficiency can be increased.

한편, 실외열교환기(11)는 냉매가 외부 공기의 열을 흡입하는 과정에서 표면온도가 현저히 낮아지며, 낮아진 표면온도에 의해 실외열교환기(11)의 표면에 성에가 발생하여 실외열교환기(11)의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 발생할 수 있다.On the other hand, the surface temperature of the outdoor heat exchanger 11 is considerably reduced in the course of the refrigerant sucking the heat of the outside air, and the surface temperature of the outdoor heat exchanger 11 is lowered due to the lowered surface temperature, Thereby reducing the efficiency of the apparatus.

그러나, 본 발명의 일 실시에와 관련된 공기조화장치는 전술한 바와 같이 공조 유니트(10)의 난방 운전시 제 1열교환기(21)를 통과하는 과정에서 실외 공기가 예열된 후, 실외열교환기(11)로 유동되므로 실외열교환기(11)의 착상이 지연되는 효과를 갖는다.However, in the air conditioning apparatus according to one embodiment of the present invention, as the outdoor air is preheated in the process of passing through the first heat exchanger (21) during the heating operation of the air conditioning unit (10), the outdoor air heat exchanger 11 so that the conception of the outdoor heat exchanger 11 is delayed.

또한, 성에를 제거하기 위하여 상기 제어부는 사방밸브(15)를 통해 냉매의 유로를 변경시킴으로써 실외열교환기(11)를 응축기로 동작시키고, 실내열교환기(12)를 동작시킬 수도 있다.The control unit may also operate the outdoor heat exchanger 11 as a condenser and the indoor heat exchanger 12 by changing the flow path of the refrigerant through the four-way valve 15 in order to remove the property.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, at least one of the air conditioning unit and the heat recovery unit can be heated alone or in conjunction with each other depending on the heating load.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 실내 난방부하가 작을 경우 작동 유체로부터 열을 축적한 후 필요시 이를 실내 공간의 난방을 위한 열원으로 사용할 수 있다.In addition, the air conditioner according to an embodiment of the present invention can use heat as a heat source for heating the indoor space after accumulating heat from the working fluid when the room heating load is small.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있다.Further, the air conditioner according to one embodiment of the present invention can increase the efficiency of the electric vehicle and utilize the stable arrangement for the heating of the indoor space regardless of the variation of the driving unit.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.

1: 덕트 5: 송풍팬
10: 공조 유니트 11: 실외열교환기
12: 실내열교환기 13: 압축기
14: 어큐물레이터 15: 사방밸브
16: 팽창밸브 20: 열회수 유니트
21: 모터 22: 제 2열교환기
24: 인버터 25: 컨버터
26: 배터리 27: 제 1열교환기
30: 히터 40: 축열장치
50: 히트코어1: duct 5: blowing fan
10: air conditioning unit 11: outdoor heat exchanger
12: indoor heat exchanger 13: compressor
14: Accumulator 15: Four-way valve
16: expansion valve 20: heat recovery unit
21: motor 22: second heat exchanger
24: inverter 25: converter
26: Battery 27: First heat exchanger
30: heater 40: heat storage device
50: Heat core

Claims (8)

배터리를 구동원으로 운전되는 전기자동차용 공기조화장치에 있어서,
냉매를 압축하기 위한 압축기와 실내공기와 열교환을 위한 실내열교환기 및 실외공기와 열교환을 위한 실외열교환기를 포함하는 공조 유니트;
모터 및 배터리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 발열원으로부터 배열을 회수하기 위하여 작동유체가 순환되는 열회수유니트;
상기 열회수유니트를 순환하는 작동유체로부터 일정 량의 열을 저장하기 위한 축열장치;
상기 축열장치에 저장된 열을 통해 실내공기를 가열하도록 연결된 히트코어; 및
실외온도 및 난방부하에 기초하여 상기 공조유니트 및 히트코어 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전시키기 위한 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치에 열을 저장시키고, 감속구간에서 저장된 열을 히트코어로 전달시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.1. An air conditioner for an electric vehicle operated by a battery as a driving source,
An air conditioning unit including a compressor for compressing refrigerant, an indoor heat exchanger for exchanging heat with indoor air, and an outdoor heat exchanger for exchanging heat with outdoor air;
A heat recovery unit in which a working fluid is circulated for recovering an arrangement from a heat source including at least one of a motor and a battery;
A heat storage device for storing a predetermined amount of heat from a working fluid circulating through the heat recovery unit;
A heat core connected to heat indoor air through heat stored in the heat storage device; And
And a controller for independently or interlocking at least one of the air conditioning unit and the heat core based on the outdoor temperature and the heating load,
Wherein the controller stores heat in the heat storage device in an acceleration section of the electric vehicle and transmits the stored heat to the heat core in a deceleration section. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
실내유입공기를 가열하는 히터를 추가로 구비하고,
상기 제어부는 상기 공조유니트의 실내열교환기와 히트코어와 히터를 단독 또는 연동 운전하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.The method according to claim 1,
Further comprising a heater for heating indoor inflow air,
Wherein the control unit operates the indoor heat exchanger, the heat core, and the heater of the air conditioning unit independently or in conjunction with each other. 제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 실외온도가 소정온도보다 낮은 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 상기 히트코어와 상기 히터를 통해 난방이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.The method of claim 3,
Wherein when the outdoor temperature is lower than a predetermined temperature, the controller controls the heating to be performed through the heat core and the heater without operating the air conditioning unit. 제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 실외온도가 소정온도 이상인 경우, 공조 유니트와 히터 또는 공조 유니트와 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.The method of claim 3,
Wherein the controller controls the heating to be performed through the air conditioning unit, the heater or the air conditioning unit and the heat core when the outdoor temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. 제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 실외온도가 0℃이상인 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.The method of claim 3,
Wherein the controller controls the heating to be performed through the heat core without operating the air conditioning unit when the outdoor temperature is equal to or higher than 0 占 폚. 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치로 열을 저장시키고, 감속구간에서 히트코어로 열을 전달시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.The method according to claim 6,
Wherein the controller stores heat in the heat storage device in the acceleration section of the electric vehicle and transfers heat to the heat core in the deceleration section. 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 전기자동차가 정차하거나 저속 운전시 공조 유니트를 통해 난방을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
The method according to claim 6,
Wherein the control unit controls the electric vehicle to stop or perform heating through the air conditioning unit at a low speed operation.
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