KR101663406B1 - Heat pump and hvac system architecture for electric vehicles - Google Patents
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Abstract
전기 차량의 HVAC 시스템은, 관통하는 공기의 유동을 수용하기 위한 입구 및 전기 차량의 승객실과 유체 연통하는 공기 출구를 구비하는 하우징을 포함한다. 상기 HVAC 시스템은, 하우징을 통한 공기의 유동의 방향과 관련하여 제1 열 교환기로부터 하류에서 하우징 내에 배치되는 제1 열 교환기 그리고 하우징 내에 배치되는 제2 열 교환기를 더 포함한다. 1차 유로는, 이를 관통하는 냉각제의 유동을 수용하며, 제1 열 교환기와 유체 연통된다. 2차 유로는, 1차 유로와 유체 연통 및 열 교환 연통(heat exchange communication) 중 하나를 행하고, 제2 열 교환기와 유체 연통한다.The HVAC system of an electric vehicle includes a housing having an inlet for receiving the flow of air passing therethrough and an air outlet in fluid communication with the passenger compartment of the electric vehicle. The HVAC system further includes a first heat exchanger disposed in the housing downstream from the first heat exchanger in relation to the direction of flow of air through the housing and a second heat exchanger disposed within the housing. The primary flow path receives the flow of coolant therethrough and is in fluid communication with the first heat exchanger. The secondary flow path is in fluid communication with the primary flow path and in heat exchange communication and in fluid communication with the secondary heat exchanger.
Description
본 발명은 차량의 난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 승객실에 대해 공기를 가열, 냉각 및 제습하기 위한 HVAC 시스템의 조합형 냉장 설비 및 가열 펌프 작동을 위한 열 교환기와 승객실에 대해 공기를 제습할 때 사용하기 위한 보조 히터를 구비하는, 전기 차량의 HVAC 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heating, ventilating and air conditioning (HVAC) system for a vehicle, and more particularly to a combined refrigeration plant of an HVAC system for heating, cooling and dehumidifying air for a passenger compartment and a heat exchanger And an auxiliary heater for use in dehumidifying air for the passenger compartment.
널리 알려져 있는 바와 같이, 차량은 보통 난방, 냉방 및 환기를 제공함으로써 쾌적한 수준으로 차량의 승객실 내의 온도를 유지하는 환경 제어 시스템(climate control system)을 포함한다. 승객실 내의 쾌적함은 종래 기술에서 난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템이라고 불리는 통합된 메커니즘에 의해 유지된다. HVAC 시스템은 HVAC 시스템을 통과하여 유동하는 공기의 상태 조절(conditioning)을 행하며, 승객실 전체에 걸쳐 상태 조절된 공기를 분배한다.As is well known, a vehicle typically includes a climate control system that maintains the temperature in the passenger compartment of the vehicle at a comfortable level by providing heating, cooling and ventilation. The comfort in the passenger compartment is maintained by an integrated mechanism known in the art as a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system. The HVAC system performs conditioning of the air flowing through the HVAC system and distributes the conditioned air throughout the passenger compartment.
보통, 작동 중에, HVAC 시스템의 압축기는 원하는 온도를 갖는 유체의 유동을 HVAC 시스템 내에 배치되는 증발기에 제공하여 공기를 상태 조절한다. 압축기는 일반적으로 내연기관과 같은, 차량의 연료 동력 엔진(fuel powered engine)에 의해 구동된다. 통상적인 HVAC 시스템은 난방 모드 동안 승객실을 난방하고, 냉방 모드 동안 냉방하며, 디미스트 모드(demist mode) 동안 승객실을 제습하는 것으로 알려져 있다. 디미스트 모드 동안, 주위 온도가 20 ℃보다 높으면, HVAC를 통해 승객실로 유동하는 공기는 우선 냉각되며 충분히 제습된다. 냉각된 공기는 이후 재가열되어 승객실에 대해 원하는 쾌적함을 제공한다. 통상적인 HVAC 시스템은 내연기관으로부터의 폐열을 사용하여 난방 모드 동안 난방을 제공하고 디미스트 모드 동안 열을 제공하여 냉각된 공기를 재가열한다.Typically, during operation, the compressors of the HVAC system provide the flow of fluid having the desired temperature to the evaporator disposed within the HVAC system to condition the air. The compressor is typically driven by a fuel powered engine of the vehicle, such as an internal combustion engine. A typical HVAC system is known to heat the passenger compartment during the heating mode, cool during the cooling mode, and dehumidify the passenger compartment during the demist mode. During the demister mode, if the ambient temperature is higher than 20 ° C, the air flowing through the HVAC to the passenger compartment is first cooled and dehumidified sufficiently. The cooled air is then reheated to provide the desired comfort to the passenger compartment. A typical HVAC system uses waste heat from an internal combustion engine to provide heating during the heating mode and reheat the cooled air by providing heat during the demister mode.
그러나, 통상적인 연료의 비용이 상승함에 따라, 연료 동력 엔진 및 다른 차량보다 개선된 연료 경제성을 갖는 차량은 급속히 인기를 더하고 있다. 개선된 연료 경제성을 갖는 차량의 예는 전기 차량이다. 전기 차량은 예컨대 배터리와 같은 에너지원에 의해 동력을 공급받는 전기 모터를 포함한다. 그러나, 전기 차량은 난방 모드 또는 디미스트 모드 동안 HVAC 시스템을 통해 승객실로 유동하는 공기를 원하는 온도로 가열하기 위해 요구되는 양의 폐열을 제공하지 못 한다.However, as the cost of conventional fuels rises, vehicles with improved fuel economy than fuel-powered engines and other vehicles are rapidly gaining popularity. An example of a vehicle with improved fuel economy is an electric vehicle. An electric vehicle includes an electric motor that is powered by an energy source, such as a battery. However, the electric vehicle does not provide the amount of waste heat required to heat the air flowing into the passenger compartment through the HVAC system to the desired temperature during the heating mode or the demister mode.
이에 따라, 전기 차량에 대한 HVAC 시스템은 차량의 승객실에 대해 난방, 냉방 및 제습을 행하기 위한 조합형 냉장 설비 및 열 펌프 작동을 포함하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이들 시스템은 연료 동력 엔진으로부터의 폐열의 부재로 인해 디미스트 모드 동안 재가열을 제공할 수 없다. 이러한 결함을 극복하기 위해, PTC 히터(positive temperature coefficient heater)와 같은 추가적인 전기 요소가 재가열을 위해 사용된다. 그러나, 상기 전기 요소는 전기 시스템으로부터 인입된 에너지를 사용하며, 이에 따라 전기 차량의 전반적인 효율을 저하시킨다. Accordingly, the HVAC system for an electric vehicle is known to include a combined refrigeration facility and heat pump operation for heating, cooling and dehumidifying the passenger compartment of the vehicle. However, these systems can not provide reheating during the demister mode due to the absence of waste heat from the fuel-powered engine. To overcome these deficiencies, additional electrical elements such as PTC heaters (positive temperature coefficient heaters) are used for reheating. However, the electrical component uses the energy drawn from the electrical system, thereby degrading the overall efficiency of the electric vehicle.
따라서, 디미스트 모드 동안 공기를 재가열하는 다른 시스템이 채용될 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제2007/0283703호에서는, 조합형 냉장 및 열 펌프 작동을 위한 공기 조화 유닛이 개시되어 있다. 상기 공기 조화 유닛은 1차 유로 및 2차 유로를 포함한다. 상기 1차 유로는 가스 냉각기 및 증발기를 포함하고, 2차 유로는 가스 냉각기를 포함한다. 2차 유로는 열 펌프 작동 중에 제습된 공기를 가열하기 위해 사용된다. 전술한 공기 조화 유닛은 난방, 냉방 및 제습을 위한 조합형 냉장 설비 및 열 펌프 작동을 제공하기에 적절하기는 하지만, 비효율적인 문제가 있다.Thus, other systems for reheating air during the demister mode may be employed. For example, U.S. Patent No. 2007/0283703 discloses an air conditioning unit for combined refrigeration and heat pump operation. The air-conditioning unit includes a primary flow passage and a secondary flow passage. The primary flow path includes a gas cooler and an evaporator, and the secondary flow path includes a gas cooler. The secondary flow path is used to heat the dehumidified air during operation of the heat pump. Although the above-described air-conditioning unit is suitable for providing a combined refrigeration facility and heat pump operation for heating, cooling and dehumidification, there is an inefficient problem.
추가적으로, HVAC 시스템은 보통 공기 유동 도관을 구비하는 하우징을 채용하여 공기 공급원으로부터 승객실로 공기를 운반한다. HVAC 시스템의 공기 유동 도관은 2개 이상의 통로로 분할될 수 있다. 이들 통로 중 적어도 하나에는 공기를 가열하기 위한 히터 코어가 설치된다. 상기 하우징은 공기를 가열하거나, 공기를 냉각하거나 또는 공기를 제습하기 위해 하나 이상의 통로를 통해 공기가 유동할 수 있도록 블랜드 도어(blend door)를 포함할 수 있다. 블랜드 도어를 구비하는 하우징을 포함하는 HVAC 시스템은 난방, 냉방 및 제습에 적절하기는 하지만, 차량 공간의 상당한 체적을 점유할 수 있고 소음 및 진동을 증가시키며 추가적인 복잡성을 초래한다. 블랜드 도어를 구비하는 하우징을 포함하는 HVAC 시스템의 예는 미국 특허 출원 공보 제2013/0105126호에 설명되어 있다.Additionally, the HVAC system typically employs a housing having an air flow conduit to carry air from the air supply to the passenger compartment. The air flow conduit of the HVAC system may be divided into two or more passages. At least one of these passages is provided with a heater core for heating the air. The housing may include a blend door to allow air to flow through one or more passageways to heat the air, cool the air, or dehumidify the air. An HVAC system including a housing with a bladed door, although suitable for heating, cooling and dehumidification, can occupy a significant volume of vehicle space, increase noise and vibration, and result in additional complexity. An example of a HVAC system including a housing with a blended door is described in U.S. Patent Application Publication No. 2013/0105126.
더욱이, 전기 차량은, 전기 차량의 최적 효율을 유지하기 위해 전기 차량의 배터리가 반드시 냉각되어야만 한다는 점에서 추가적인 제약을 받는다. 전기 차량에 있어서, 추진은 배터리에 의해 제공된다. 에너지는 전기 배터리를 구동하기 위해 배터리에 저장된다. 에너지가 배터리 조립체에 저장되거나 배터리 조립체로부터 방전될 때, 배터리 내에서 열이 발생된다. 열은 배터리의 성능 효율을 최소화하며, 이는 결과적으로 전기 차량의 성능 효율을 최소화한다.Furthermore, the electric vehicle is further restricted in that the battery of the electric vehicle must be cooled to maintain the optimum efficiency of the electric vehicle. In an electric vehicle, propulsion is provided by a battery. Energy is stored in the battery to drive the electric battery. When energy is stored in the battery assembly or discharged from the battery assembly, heat is generated in the battery. The heat minimizes the performance efficiency of the battery, which in turn minimizes the performance efficiency of the electric vehicle.
알려진 HVAC 시스템은 적절하게 성능을 발휘하지만, 비용, 중량 및 패키지 공간 요건을 유지하면서 HVAC 시스템 및 전기 차량의 효과 및 효율을 최대로 하는 전기 차량용 HVAC 시스템 및 전기 차량용 HVAC 시스템의 작동 방법을 제공하는 것이 바람직하다. While known HVAC systems perform adequately, it is desirable to provide a method of operating an HVAC system for an electric vehicle and an HVAC system for an electric vehicle that maximizes the effectiveness and efficiency of an HVAC system and an electric vehicle while maintaining cost, weight, and package space requirements desirable.
본 발명의 목적은, 차량의 난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템, 특히 승객실에 대해 공기를 가열, 냉각 및 제습하기 위한 HVAC 시스템의 조합형 냉장 설비 및 가열 펌프 작동을 위한 열 교환기와 승객실에 대해 공기를 제습할 때 사용하기 위한 보조 히터를 구비하는, 전기 차량의 HVAC 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a combined refrigeration plant for HVAC systems for heating, ventilating and air conditioning (HVAC) systems of vehicles, in particular for passenger compartments for heating, cooling and dehumidifying air, And an auxiliary heater for use in dehumidifying the air against the air.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 HVAC 시스템은, 공기의 유동을 수용하기 위한 입구 및 차량의 승객실과 유체 연통하는 공기 출구를 구비하는 하우징을 포함한다. 제1 열 교환기는, 하우징 내에 배치되며 하우징을 통과하는 공기의 유동을 수용하도록 구성된다. 제2 열 교환기는 하우징을 통과하는 공기의 유동의 방향과 관련하여 제1 열 교환기로부터 하류에서 하우징 내에 배치된다. 제2 열 교환기는 공기의 유동을 수용하도록 구성된다. 1차 유로는, 냉각제의 유동을 수용하며, 제1 열 교환기와 유체 연통된다. 1차 유로는 압축기, 제3 열 교환기, 적어도 하나의 팽창 밸브, 및 복수 개의 밸브를 포함한다. 각각의 밸브는 제1 방향 및 제2 방향으로 제1 열 교환기를 통해 냉각제의 유동을 선택적으로 운반하기 위해 서로 협동한다. 2차 유로는, 제3 열 교환기와 적어도 하나의 팽창 밸브 사이에 있는 1차 유로의 일부와 유체 연통 및 열 교환 연통(heat exchange communication) 중 하나를 행한다. 2차 유로는 제2 열 교환기와 유체 연통한다.According to one embodiment of the invention, the HVAC system includes a housing having an inlet for receiving the flow of air and an air outlet in fluid communication with the passenger compartment of the vehicle. The first heat exchanger is disposed within the housing and is configured to receive a flow of air through the housing. The second heat exchanger is disposed in the housing downstream from the first heat exchanger with respect to the direction of flow of air through the housing. The second heat exchanger is configured to receive the flow of air. The primary flow path receives the flow of coolant and is in fluid communication with the first heat exchanger. The primary flow path includes a compressor, a third heat exchanger, at least one expansion valve, and a plurality of valves. Each valve cooperates with one another to selectively carry the flow of coolant through the first heat exchanger in a first direction and a second direction. The secondary flow path performs either fluid communication and heat exchange communication with a portion of the primary flow path between the third heat exchanger and the at least one expansion valve. The secondary flow path is in fluid communication with the second heat exchanger.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전기 차량의 HVAC 시스템을 작동하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 공기의 유동을 수용하기 위한 입구 및 차량의 승객실과 유체 연통하는 출구를 구비하는 하우징을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 공기의 유동의 방향과 관련하여 제1 열 교환기로부터 하류에서 하우징 내에 제1 열 교환기를 그리고 하우징 내에 제2 열 교환기를 배치하는 단계를 포함한다. 추가적으로, 상기 방법은, 관통하는 냉각제의 유동을 수용하고 적어도 냉방 모드, 디미스트 모드 및 난방 모드에서 작동하도록 구성되는 1차 유로를 제공하는 단계를 포함한다. 1차 유로는 압축기, 제3 열 교환기, 그리고 제1 열 교환기와 각각 유체 연통되는 적어도 하나의 팽창 밸브를 구비한다. According to another embodiment of the present invention, a method of operating an HVAC system of an electric vehicle is disclosed. The method includes providing a housing having an inlet for receiving the flow of air and an outlet in fluid communication with the passenger compartment of the vehicle. The method includes placing a first heat exchanger in the housing downstream from the first heat exchanger and a second heat exchanger in the housing in relation to the direction of air flow. Additionally, the method includes providing a primary flow path that is configured to receive the flow of penetrating coolant and to operate in at least a cooling mode, a demister mode, and a heating mode. The primary flow path includes a compressor, a third heat exchanger, and at least one expansion valve in fluid communication with the first heat exchanger, respectively.
상기 방법은, 냉방 모드 및 디미스트 모드 동안 제1 방향으로 그리고 난방 모드 동안 제2 방향으로 제1 열 교환기를 통해 냉각제의 유동을 안내하는 단계 그리고 제2 열 교환기와 유체 연통하고 제3 열 교환기와 적어도 하나의 팽창 밸브 사이에 있는 1차 유로의 일부와 유체 연통 및 열 교환 연통 중 하나를 행하는 2차 유로를 제공하는 단계를 더 포함한다. The method includes directing a flow of coolant through a first heat exchanger in a first direction during a cooling mode and a demister mode and in a second direction during a heating mode and communicating the flow of coolant in fluid communication with the third heat exchanger And providing a secondary flow path for performing one of fluid communication and heat exchange communication with a part of the primary flow path between the at least one expansion valve.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 전기 차량의 HVAC 시스템을 작동하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 공기의 유동을 수용하기 위한 입구 및 차량의 승객실과 유체 연통하는 출구를 구비하는 하우징을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 공기의 유동의 방향과 관련하여 제1 열 교환기로부터 하류에서 하우징 내에 제1 열 교환기를 그리고 하우징 내에 제2 열 교환기를 배치하는 단계를 포함한다. 추가적으로, 상기 방법은, 냉각제의 유동을 수용하고 적어도 냉방 모드, 디미스트 모드 및 난방 모드에서 작동하도록 구성되는 1차 유로를 제공하는 단계를 포함한다. 1차 유로는 압축기, 제3 열 교환기, 그리고 제1 열 교환기와 각각 유체 연통되는 적어도 하나의 팽창 밸브를 구비한다. 상기 방법은, 냉방 모드 및 디미스트 모드 동안 제1 방향으로 그리고 난방 모드 동안 제2 방향으로 제1 열 교환기를 통해 냉각제의 유동을 안내하는 단계 그리고 제2 열 교환기와 유체 연통하고 제3 열 교환기와 적어도 하나의 팽창 밸브 사이에 있는 1차 유로의 일부와 유체 연통 및 열 교환 연통 중 하나를 행하는 2차 유로를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 디미스트 모드 동안 제2 열 교환기를 통해 냉매의 유동 및 냉각제의 유동 중 하나를 안내하는 단계를 더 포함한다.According to a further embodiment of the present invention, a method of operating an HVAC system of an electric vehicle is disclosed. The method includes providing a housing having an inlet for receiving the flow of air and an outlet in fluid communication with the passenger compartment of the vehicle. The method includes placing a first heat exchanger in the housing downstream from the first heat exchanger and a second heat exchanger in the housing in relation to the direction of air flow. Additionally, the method includes providing a primary flow path that is configured to receive the flow of coolant and to operate in at least a cooling mode, a demister mode, and a heating mode. The primary flow path includes a compressor, a third heat exchanger, and at least one expansion valve in fluid communication with the first heat exchanger, respectively. The method includes directing a flow of coolant through a first heat exchanger in a first direction during a cooling mode and a demister mode and in a second direction during a heating mode and communicating the flow of coolant in fluid communication with the third heat exchanger And providing a secondary flow path for performing one of fluid communication and heat exchange communication with a part of the primary flow path between the at least one expansion valve. The method further comprises the step of guiding one of the refrigerant flow and the refrigerant flow through the second heat exchanger during the demister mode.
본 발명에 따르면, 차량의 난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템, 특히 승객실에 대해 공기를 가열, 냉각 및 제습하기 위한 HVAC 시스템의 조합형 냉장 설비 및 가열 펌프 작동을 위한 열 교환기와 승객실에 대해 공기를 제습할 때 사용하기 위한 보조 히터를 구비하는, 전기 차량의 HVAC 시스템을 얻을 수 있다.In accordance with the present invention, there is provided a combined heating and ventilation (HVAC) system for a vehicle, in particular a combined refrigeration plant of an HVAC system for heating, cooling and dehumidifying air for a passenger compartment, There is provided an HVAC system of an electric vehicle having an auxiliary heater for use in dehumidifying air.
본 발명의 이상의 목적 및 장점뿐만 아니라 다른 목적 및 장점은, 첨부 도면를 감안하여 고려할 때 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 용이하게 당업자에게 명확할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이며, 상기 HVAC 시스템은 냉방 모드, 제습 모드 및 난방 모드에서 작동하도록 구성된 것인 도면이다.
도 2는 냉방 모드에서 작동하는 HVAC 시스템을 제시하는 도 1의 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이다.
도 3은 디미스트 모드에서 작동하는 HVAC 시스템을 제시하는 도 1의 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이다.
도 4는 난방 모드에서 작동하는 HVAC 시스템을 제시하는 도 1의 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이며, 상기 HVAC 시스템은 냉방 모드, 제습 모드 및 난방 모드에서 작동하도록 구성된 것인 도면이다.
도 6은 냉방 모드에서 작동하는 HVAC 시스템을 제시하는 도 5의 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이다.
도 7은 디미스트 모드에서 작동하는 HVAC 시스템을 제시하는 도 5의 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이다.
도 8은 난방 모드에서 작동하는 HVAC 시스템을 제시하는 도 5의 HVAC 시스템의 개략적인 유동 다이어그램이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art by reading the following detailed description of a preferred embodiment of the present invention when taken in light of the accompanying drawings.
1 is a schematic flow diagram of an HVAC system in accordance with an embodiment of the present invention, wherein the HVAC system is configured to operate in a cooling mode, a dehumidification mode, and a heating mode.
Figure 2 is a schematic flow diagram of the HVAC system of Figure 1, illustrating an HVAC system operating in a cooling mode.
Figure 3 is a schematic flow diagram of the HVAC system of Figure 1, illustrating an HVAC system operating in a demister mode.
Figure 4 is a schematic flow diagram of the HVAC system of Figure 1, illustrating an HVAC system operating in a heating mode.
5 is a schematic flow diagram of an HVAC system in accordance with another embodiment of the present invention, wherein the HVAC system is configured to operate in a cooling mode, a dehumidification mode, and a heating mode.
6 is a schematic flow diagram of the HVAC system of FIG. 5, illustrating an HVAC system operating in a cooling mode.
Figure 7 is a schematic flow diagram of the HVAC system of Figure 5, illustrating an HVAC system operating in a demister mode.
Figure 8 is a schematic flow diagram of the HVAC system of Figure 5, illustrating an HVAC system operating in a heating mode.
이하의 상세한 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명 및 제시한다. 이하의 상세한 설명 및 도면은 당업자가 본 발명을 실시 및 이용 가능하도록 하는 역할을 하며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아니다. 개시된 방법과 관련하여, 제시된 단계들은 본래 예시적인 것이며, 이에 따라 이들 단계의 순서는 필수적이거나 중요한 것은 아니다. 달리 명시적으로 지적된 경우를 제외하고는, 본 상세한 설명에서 수치로 표현된 모든 양은 기술의 가장 넓은 범위를 설명함에 있어서 단어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다.The following detailed description and accompanying drawings illustrate and present various embodiments of the invention. The following detailed description and drawings serve to enable those skilled in the art to make and use the invention, and are not intended to limit the scope of the invention in any way. With regard to the disclosed method, the steps presented are illustrative in nature and accordingly the order of these steps is not essential or important. Except as otherwise expressly stated, all amounts expressed in numerical values in this specification should be understood to be modified by the word "about" in describing the broadest scope of the description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템(10)을 제시한 것이다. 상기 HVAC 시스템(10)은 보통 전기 차량(도시되어 있지 않음)의 승객실에 대해 난방, 환기 및 공기 조화를 제공한다. 상기 전기 차량은 전기 차량의 전기 모터(도시되어 있지 않음)에 동력을 제공하기 위한 배터리(11)를 포함한다.1 illustrates a heating, ventilation, and air conditioning (HVAC)
상기 HVAC 시스템(10)은 공기를 운반하기 위한 중공형 케이싱 또는 하우징(12)을 포함한다. 상기 하우징(12)은 공기 입구(18) 및 공기 출구(19)를 포함한다. 상기 공기 입구(18)는 공기의 공급부(도시되어 있지 않음)와 유체 연통한다. 예를 들면, 공기의 공급은 차량의 외부로부터 이루어질 수 있거나, 차량의 승객실로부터 재순환될 수 있거나, 또는 이들 둘의 혼합일 수 있다. 상기 공기 출구(19)는 승객실과 유체 연통한다. 상기 하우징(12)은 공기 입구(18)에 이웃하게 배치되는 블로어(blower)(도시되어 있지 않음)를 수용하여 하우징(12)을 통해 공기를 운반하도록 되어 있다. 공기의 상태 조절을 위한 다른 구성요소들은 필요에 따라 하우징(12)을 통과하는 공기의 유동의 방향과 관련하여 공기 입구(18)의 상류에 또는 하류에 또한 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 필터가 하우징(12)을 통과하는 공기의 유동의 방향과 관련하여 공기 입구(18)의 상류에 또는 하류에 배치될 수 있다. The
하우징(12)은 제1 열 교환기(14) 및 제2 열 교환기(16)를 수용하도록 구성된다. 제1 열 교환기(14) 및 제2 열 교환기(16) 각각은 하우징(12)을 통해 유동하는 공기를 상태 조절한다. 제2 열 교환기(16)는 하우징(12)을 통과하는 공기의 유동의 방향과 관련하여 제1 열 교환기(14)로부터 하류에서 하우징(12) 내에 배치된다. 제1 열 교환기(14)는 유체와 하우징(12)을 통해 유동하는 공기 사이에 열 교환을 제공하도록 구성되는 임의의 통상적인 유형의 열 교환기일 수 있다. 제1 열 교환기(14)는 하우징(12)을 통해 유동하는 공기를 냉각하기 위한 증발기 및 하우징(12)을 통해 유동하는 공기를 가열하기 위한 히터 코어 또는 2차 응축기 양자 모두로서 작동하도록 또한 구성될 수 있다. 제2 열 교환기(16)는 유체와 하우징(12)을 통해 유동하는 공기 사이에 열 교환을 제공하도록 구성되는 열 교환기이다.The
도 1에 제시된 실시예에 있어서, 예컨대, 제2 열 교환기(16)는 제1 열 교환기(14)와 분리되어 있다. 그러나, 제2 열 교환기(16)는 제1 열 교환기(14)와 일체로 형성될 수 있거나, 제1 열 교환기(14)에 결합될 수 있거나, 또는 제1 열 교환기(14)에 이웃할 수 있다. 더욱이, 특정 실시예에 있어서, 제2 열 교환기(16)는 제1 열 교환기(14)보다 작은 치수를 갖는다. 예를 들면, 제2 열 교환기(16)는 제1 열 교환기(14)의 두께의 40 퍼센트와 동일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 제2 열 교환기(16)는 필요에 따라 차량 성능 및 패키지 요건에 기초하여 원하는 대로 임의의 두께 또는 다른 치수를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. In the embodiment shown in FIG. 1, for example, the
HVAC 시스템(10)은, 제1 열 교환기(14)와 유체 연통하는 1차 유로(20) 및 제2 열 교환기(16)와 유체 연통하는 2차 유로(30)를 더 포함한다. 1차 유로(20)는 도 1에서 실선으로 도시되어 있으며, 2차 유로(30)는 점선으로 도시되어 있다. 1차 유로(20)는 가역적 열 펌프로서 구성된다. 1차 유로(20)는 제1 열 교환기(14)를 통해 유동하는 공기를 냉각하기 위해 또는 제1 열 교환기(14)를 통해 유동하는 공기를 가열하기 위해 제1 열 교환기(14)를 통해 냉각제를 운반한다. 냉각제는 예컨대 R134a, HFO-1234yf, AC-5, AC-6, 또는 CO2와 같은 임의의 냉각제일 수 있다. 1차 유로(20)는 압축기(22), 제3 열 교환기(24), 제4 열 교환기(26), 제1 팽창 밸브(32) 및 제2 팽창 밸브(33)를 더 포함한다. 1차 유로(20)는 그 다양한 구성요소[제1 열 교환기(14), 압축기(22), 제3 열 교환기(24), 제4 열 교환기(26), 제1 팽창 밸브(32), 제2 팽창 밸브(34)] 사이에 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 도관을 포함한다는 것을 이해할 것이다.The
압축기(22)는 제1 열 교환기(14) 및 제3 열 교환기(24)와 유체 연통하고 제1 열 교환기와 제2 열 교환기 사이에 배치된다. 제3 열 교환기(24)는 압축기(22) 및 제4 열 교환기(26)와 유체 연통하고 압축기와 제4 열 교환기 사이에 배치된다. 제3 열 교환기(24)는 공기 공급부로부터의 공기의 유동을 수용한다. 예를 들면, 공기 공급은 차량의 외부로부터 마련될 수 있다. 특정 실시예에서는, 팬(28)이 제3 열 교환기(24)에 이웃하게 배치되어 제3 열 교환기(24)를 통해 공기를 운반한다. 제3 열 교환기(24)는 관통하는 공기와 1차 유로(20)를 통해 유동하는 냉각제 사이에 열 교환을 제공하도록 구성되는 임의의 통상적인 유형의 열 교환기일 수 있다.The
제4 열 교환기(26)는 제3 열 교환기(24)와 제1 열 교환기(14) 사이에서 제3 열 교환기(24)에 이웃하게 배치된다. 제4 열 교환기(26)는 유체와 1차 유로(20)를 통해 유동하는 냉각제 사이에 열 교환을 제공하도록 구성된다. 제1 팽창 밸브(32) 및 제2 팽창 밸브(33) 각각은 제4 열 교환기(26)와 제1 열 교환기(14) 사이에 배치된다.The
1차 유로(20)는 제1 방향 및 제2 방향 양자 모두로 제1 열 교환기(14)를 통해 냉각제를 운반하도록 구성된다. 1차 유로(20)는 1차 유로(20)를 통해, 그리고 결과적으로 제1 열 교환기(14)를 통해 제1 방향으로 냉각제를 운반하기 위한 메인 경로(34)를 포함한다. 1차 유로(20)는 제1 열 교환기(14), 압축기(22), 제3 열 교환기(24), 제4 열 교환기(26) 및 제1 팽창 밸브(32)를 포함한다. The
제1 밸브(42)는 제1 열 교환기(14)와 압축기(22) 사이에서 메인 경로(34)에 배치된다. 제1 열 교환기(14)와 압축기(22) 사이의 냉각제의 유동은 제1 밸브(42)에 의해 제어된다. 제2 밸브(44)는 압축기(22)와 제3 열 교환기(24) 사이에서 메인 경로(34)에 배치된다. 압축기(22)와 제3 열 교환기(24) 사이의 냉각제의 유동은 제2 밸브(44)에 의해 제어된다. 제3 밸브(46)는 제4 열 교환기(26)와 제1 팽창 밸브(32) 사이에서 메인 경로(34)에 배치된다. 제4 열 교환기(26)와 제1 팽창 밸브(32) 사이의 냉각제의 유동은 제3 밸브(46)에 의해 제어된다. 1차 유로(20)의 메인 경로(34)를 통한 냉각제의 유동을 제어하기 위해 필요에 따라 더 많은 밸브 또는 더 적은 밸브가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. The
1차 유로(20)는 제1 우회로(36), 제2 우회로(38) 및 제3 우회로(40)를 더 포함한다. 이들 우회로(36, 38, 40)는, 1차 유로(20)를 통해, 그리고 결과적으로 제1 열 교환기(14)를 통해 제2 방향으로 냉각제의 유동을 운반하도록 구성된다. 제1 우회로(36)는, 압축기(22)와 제2 밸브(44) 사이에 있는 1차 유로(20)의 메인 경로(34)의 노드(A)와, 제1 열 교환기(14)와 제1 밸브(42) 사이에 있는 1차 유로(20)의 메인 경로(34)의 노드(B) 사이에서 연장되어 냉각제를 운반한다. 제2 우회로(38)는, 제2 밸브(44)와 제3 열 교환기(24) 사이에 있는 1차 유로(20)의 메인 경로(34)의 노드(C)와, 제1 밸브(42)와 압축기(22) 사이에 있는 1차 유로(20)의 메인 경로(34)의 노드(D) 사이에서 연장되어 냉각제를 운반한다. 제3 우회로(40)는, 제3 밸브(46)와 제4 열 교환기(26) 사이에 있는 1차 유로(20)의 메인 경로(34)의 노드(E)와, 제1 팽창 밸브(32)와 제1 열 교환기(14) 사이에 있는 1차 유로(20)의 메인 경로(34)의 노드(F) 사이에서 연장되어 냉각제를 운반한다. 1차 유로(20)를 통한 냉각제의 운반을 위해 필요에 따라 더 많은 우회로 또는 더 적은 우회로가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. The
제1 우회로(36)는, 여기에 배치된 제4 밸브(48)를 포함한다. 제1 우회로(36)를 통한 냉각제의 유동은 제4 밸브(48)에 의해 제어된다. 제5 밸브(50)는 제2 우회로(38) 내에 배치되어 제2 우회로(38)를 통한 냉각제의 유동을 제어한다. 제6 밸브(52)는 제3 우회로(40) 내에 배치되어 제3 우회로(40)를 통한 냉각제의 유동을 제어한다. 필요에 따라 1차 유로(20)의 우회로(36, 38, 40) 각각에 더 많은 밸브 또는 더 적은 밸브가 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. The first bypass (36) includes a fourth valve (48) disposed therein. The flow of coolant through the
제3 우회로(40)는 제6 밸브(52)와 제1 열 교환기(14) 사이에 있는 제2 팽창 밸브(33)를 더 포함한다. 제1 팽창 밸브(32)는 제1 방향으로 1차 유로(20)를 통해 운반되는 냉각제의 유동을 수용하도록 구성된다. 제2 팽창 밸브(33)는 제2 방향으로 1차 유로(20)를 통해 운반되는 냉각제의 유동을 수용하도록 구성된다. The
2차 유로(30)는 이를 관통하는 냉매를 운반한다. 상기 냉매는 예컨대 글리콜 냉매와 같은 임의의 냉매일 수 있다. 그러나, 예컨대 물 또는 냉각제와 같은 다른 냉매가 필요에 따라 사용될 수 있다. 2차 유로(30)는 제2 열 교환기(16) 및 제4 열 교환기(26)와 유체 연통한다. 2차 유로(30)는 그 다양한 구성요소[제2 열 교환기(16) 및 제4 열 교환기(26)] 사이에서 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 도관을 포함한다는 것을 이해할 것이다.The
2차 유로(30)는 메인 경로(54) 및 제1 우회로(56)를 포함한다. 예컨대 펌프와 같은 유동 제어 디바이스(58)는 냉매가 이를 통해 순환하도록 하기 위해 2차 유로(30) 내에 배치된다. 유동 제어 디바이스(58)는 제2 열 교환기(16)와 제4 열 교환기(26) 사이에 있는 2차 유로(30)의 메인 경로(54) 내에 배치된다. 그러나, 유동 제어 디바이스(58)는 필요에 따라 임의의 위치에서 2차 유로(30) 내에 배치될 수 있다. 제1 밸브(60)는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)를 통한 냉각제의 유동을 제어하기 위해 2차 유로(30)의 메인 경로(54) 내에 배치된다. 필요에 따라 메인 경로(54)에 더 많은 밸브 또는 더 적은 밸브가 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다.The
2차 유로(30)의 제1 우회로(56)는 전기 차량의 배터리(11)와 열 교환 연통한다. 제1 우회로(56)는, 유동 제어 디바이스(58)와 제4 열 교환기(26) 사이에 있는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 노드(G)와, 제2 열 교환기(16)와 제4 열 교환기(26) 사이에 있는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 노드(H) 사이에서 연장되어 냉각제의 유동을 운반한다. 2차 유로(30)의 제1 우회로(56)는 제2 밸브(64)를 포함하여 2차 유로(30)의 제1 우회로(56)를 통한 냉매의 유동을 제어한다. 필요에 따라 제1 우회로(56)에 더 많은 밸브 또는 더 적은 밸브가 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다.The first bypass path (56) of the secondary flow path (30) communicates with the battery (11) of the electric vehicle in heat exchange communication. The
특정 실시예에 있어서, 2차 유로(30)는 제2 우회로(68), 제3 밸브(70), 제4 밸브(72) 및 제5 밸브(74)를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 점선으로 도시되어 있다. 2차 유로(30)의 제2 우회로(68)는, 유동 제어 디바이스(58)와 제4 열 교환기(26) 사이에 있는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 노드(I)와, 제2 열 교환기(16)와 유동 제어 디바이스(58) 사이에 있는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 노드(J) 사이에서 연장되어 냉매를 운반한다.In a particular embodiment, the
2차 유로(30)의 제3 밸브(70)는 2차 유로(30)의 제1 밸브(60)와 제2 열 교환기(16) 사이에 있는 2차 유로(30)의 메인 경로(54) 내에 배치될 수 있다. 제3 밸브(70)는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 일부를 통과하는 냉매의 유동을 제어한다. 2차 유로(30)의 제4 밸브(72)는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 노드(I)와 노드(G) 사이에 배치될 수 있다. 제4 밸브(72)는 2차 유로의 메인 경로(54)의 일부를 통과하는 냉매의 유동을 제어한다. 2차 유로(30)의 제5 밸브(74)는 이를 통한 냉매의 유동을 제어하기 위해 제2 우회로(68) 내에 배치될 수 있다. 필요에 따라 2차 유로(30)의 제2 우회로(68) 및 메인 경로(54)에 더 많은 밸브 또는 더 적은 밸브가 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 추가적으로, 필요에 따라 2차 유로(30)에 더 많은 우회로 또는 더 적은 우회로가 포함될 수 있다. The
작동 중에, HVAC 시스템(10)은 공기 소스로부터 승객실로 유동하는 공기를 상태 조절한다. 하우징(12)을 통과하는 공기의 유동의 방향은 화살표로 표시되어 있다. HVAC 시스템(10)은 냉방 모드 중에 승객실을 냉각하도록 작동될 수 있으며, 난방 모드 중에 승객실을 가열하도록 작동될 수 있고, 디미스트 모드 중에 승객실로부터 습기를 제거하도록 작동될 수 있다. During operation, the
도 2에는, HVAC 시스템(10)의 냉방 모드가 제시되어 있다. 냉방 모드에 있어서, 냉각제는 제1 방향으로 1차 유로(20)를 통해 운반된다. 1차 유로(20)를 통과하는 냉각제의 유동의 제1 방향은 화살표 머리에 의해 지시된다. 1차 유로(20)의 제1 밸브(42), 1차 유로(20)의 제2 밸브(44) 및 1차 유로(20)의 제3 밸브(46)는 개방 위치에서 냉각제가 1차 유로(20)의 메인 경로(34)를 통해 유동할 수 있도록 한다. 1차 유로(20)의 제4 밸브(48), 1차 유로(20)의 제5 밸브(50) 및 1차 유로(20)의 제6 밸브(52)는 1차 유로(20)의 우회로(36, 38, 40)를 통한 냉각제의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다.2, a cooling mode of the
도 2를 계속 참고하면, 냉각제는 압축기(22)에서 압축되고 이후 제3 열 교환기(24)로 운반된다. 제3 열 교환기(24)는 냉각제로부터 팬(28)에 의해 운반되는 공기로 열을 전달한다. 제3 열 교환기(24)를 통과하는 가열된 공기는 이후 대기로 운반된다. 냉각제는 이후 제4 열 교환기(26)를 통해, 냉각제가 팽창되는 제1 팽창 밸브(32)로 운반되는데, 제4 열 교환기(26)는 냉방 모드 중에 아이들(idle) 상태이다. 증발기로서 구성되는 제1 열 교환기(14)는 제1 팽창 밸브(32)로부터의 냉각제의 유동을 수용한다. 열은 하우징(12)에서 유동하는 공기로부터 제1 열 교환기(14)에 의해 수용되는 냉각제로 전달된다. 하우징(12) 내에서 유동하는 공기는 냉각되고 승객실로 운반된다.Continuing to refer to FIG. 2, the coolant is compressed in the
동시에, 냉매는 배터리(11)를 냉각하기 위해 2차 유로(30)를 통해 운반된다. 2차 유로(30)를 통과하는 냉매의 유동의 방향은 화살표 머리에 의해 지시된다. 2차 유로(30)의 제1 밸브(60)는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 일부를 통한 냉매의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다. 2차 유로(30)의 제2 밸브(64)는 2차 유로(30)의 우회로(56)를 통해 냉매가 유동할 수 있도록 하기 위해 개방된다. At the same time, the refrigerant is conveyed through the
유동 제어 디바이스(58)는 냉매가 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 일부 및 우회로(56)를 통해 유동하도록 하며, 결과적으로 제2 열 교환기(16)를 통해 유동하도록 한다. 제1 열 교환기(14)에 의해 냉각된 공기는 제2 열 교환기(16)를 통해 운반된다. 냉매로부터 공기로의 열 전달은 제2 열 교환기(16)를 통해 이루어져 2차 유로(30)를 통해 유동하는 냉매를 냉각시킨다. 냉매는 이후 제2 열 교환기(16)로부터 2차 유로(30)의 우회로(56)로 운반되어 배터리(11)를 냉각시킨다. 냉매가 우회로(56)를 통해 운반됨에 따라, 2차 유로(30)의 우회로(56)를 통해 유동하는 냉매와 배터리(11) 사이에 열 전달이 이루어진다. 냉방 모드 동안, 제2 열 교환기(16)는 냉매로부터 공기로 단지 최소한으로만 열을 전달하여 승객실로 운반되는 공기의 원하는 온도를 실질적으로 유지한다.The
도 3에는, HVAC 시스템(10)의 디미스트 모드가 제시되어 있다. 디미스트 모드 동안 1차 유로(20)를 통해 유동하는 냉각제는 도 2에 도시되고 이상에 설명된 바와 같이 냉방 모드 동안 1차 유로(20)를 통해 유동하는 냉각제와 유사하다. 1차 유로(20)를 통과하는 냉각제의 유동의 제1 방향은 화살표 머리에 의해 지시된다. 열은 하우징(12)에서 유동하는 공기로부터 제1 열 교환기(14)에 의해 수용되는 냉각제로 전달된다. 하우징(12) 내에서 유동하는 공기는 제1 열 교환기(14)에 의해 냉각 및 제습되며 제2 열 교환기(16)를 통해 운반된다.3, a demister mode of the
디미스트 모드 동안, 냉매는 2차 유로(30)를 통해 운반되어 하우징(12)을 통해 유동하는 공기를 재가열한다. 2차 유로(30)의 제1 밸브(60)는 2차 유로(30)의 메인 경로(54)를 통해 냉매가 유동할 수 있도록 허용하기 위해 개방된다. 2차 유로(30)의 제2 밸브(64)는 2차 유로(30)의 제1 우회로(56)를 통한 냉매의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다. During the demister mode, the refrigerant is transported through the
유동 제어 디바이스(58)는 냉매가 2차 유로(30)의 메인 경로(54)를 통해 유동하도록 한다. 상기 냉매는 제4 열 교환기(26)를 통해 운반된다. 제4 열 교환기(26)는 1차 유로(20)를 통해 유동하는 냉각제로부터 2차 유로(30)를 통해 유동하는 냉매로 열을 전달하여 냉매를 가온(warming)한다. 상기 가온된 냉매는 이후 제2 열 교환기(46)로 운반된다. 동시에, 제2 열 교환기(16)는 제1 열 교환기(14)로부터 냉각 및 제습된 공기를 수용한다. 제2 열 교환기(16)는 냉매로부터 공기로 열을 전달하여, 하우징(12)을 통과하여 유동하는 공기가 승객실로 운반되기 이전에 이 공기를 재가열한다.The
특정 실시예에 있어서, 팬(28)의 속도는 제2 열 교환기(16)를 통해 운반되는 공기의 온도를 제어하기 위해 선택적으로 조절될 수 있다. 예를 들면, 제2 열 교환기(16)를 통해 운반되는 공기에 전달되는 열의 양이 제2 열 교환기(16)에 의해 증가되도록 하기 위해 팬(28)의 속도는 감소될 수 있다. 반대로, 제2 열 교환기(16)를 통해 운반되는 공기에 전달되는 열의 양이 제2 열 교환기(16)에 의해 감소되도록 하기 위해 팬(28)의 속도는 상승될 수 있다.In certain embodiments, the speed of the
도 4에는, HVAC 시스템(10)의 난방 모드가 제시되어 있다. 난방 모드에 있어서, 냉각제는 제2 방향으로 1차 유로(20)를 통해 운반된다. 1차 유로(20)를 통과하는 냉각제의 유동의 제2 방향은 화살표 머리에 의해 지시된다. 1차 유로(20)의 제1 밸브(42), 1차 유로(20)의 제2 밸브(44) 및 1차 유로(20)의 제3 밸브(46)는 1차 유로(20)의 메인 경로(34) 부분을 통한 냉각제의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다. 1차 유로(20)의 제4 밸브(48), 1차 유로(20)의 제5 밸브(50) 및 1차 유로(20)의 제6 밸브(52)는 1차 유로(20)의 우회로(36, 38, 40)를 통한 냉각제의 유동을 허용하기 위해 개방된다.4, a heating mode of the
도 4를 계속 참고하면, 냉각제는 압축기(22)에서 압축되고 이후 히터 코어로서 구성되는 제1 열 교환기(14)로 운반된다. 제1 열 교환기(14)는 냉매로부터 하우징(12)을 통해 운반되는 공기로 열을 전달한다. 이 공기는 아이들 상태인 제2 열 교환기(16)를 통해 승객실로 운반된다. 냉각제는 이후 냉각제가 팽창되는 제2 팽창 밸브(33)를 통해 운반된다. 냉각제는 이후 아이들 상태인 제4 열 교환기(26)를 통해 제3 열 교환기(24)로 운반되는데, 제3 열 교환기에서 열은 팬(28)에 의해 운반된 공기로부터 냉각제로 전달된다. 냉각제는 이후 압축기(22)로 운반되어 압축기(22)에 의해 다시 압축된다. 4, the coolant is conveyed to the
난방 모드 동안, 2차 유로(30)는 아이들 상태이다. 그러나, 도 4에 도시되며 2차 유로(30)가 제2 우회로(38)를 포함하는, 발명의 다른 실시예에서는, 배터리(11)를 냉각하기 위해, 2차 유로(30)가 2차 유로(30)의 제2 우회로(68)를 통해 냉매를 운반할 수 있다. 냉매의 유동은 화살표 머리에 의해 지시된다.During the heating mode, the
이러한 실시예에 따르면, 난방 모드에서, 2차 유로(30)의 제1 밸브(60), 2차 유로(30)의 제2 밸브(64), 및 2차 유로(30)의 제5 밸브(74)는, 냉각제가 2차 유로(30)의 제1 우회로(56), 2차 유로(30)의 제2 우회로(68) 및 2차 유로(30)의 메인 경로(54)의 일부를 통해 유동할 수 있도록 하기 위해 개방된다. 2차 유로(30)의 제3 밸브(70) 및 2차 유로(30)의 제4 밸브(72)는 2차 유로(30)의 메인 경로(54) 부분을 통한 냉각제의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다.According to this embodiment, in the heating mode, the
유동 제어 디바이스(58)는 냉매가 2차 유로(30)의 제1 우회로(56)를 통해 유동하도록 한다. 상기 냉매는 이후 제4 열 교환기(26)를 통해 운반된다. 작동 중인 제4 열 교환기(26)는 2차 유로(30)를 통과하는 냉매로부터 1차 유로(20)를 통해 유동하는 냉각제로 열을 전달하여 냉매를 냉각시킨다. 냉매는 이후 2차 유로(30)의 제2 우회로(68)를 통해 다시 유동 제어 디바이스(58)로 운반된다. 냉매가 제1 우회로(56)를 통해 운반됨에 따라, 열이 배터리(11)로부터 냉매로 전달되어 배터리(11)가 냉각된다. The
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HVAC 시스템(10')을 제시한 것이다. 참조 번호 뒤에 프라임(') 기호가 있는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 4에서 설명된 것과 실질적으로 동일한 특징부를 나타내기 위해 동일한 참조 번호가 사용된다. HVAC 시스템(10')은, 2차 유로(30')가 1차 유로(20')와 유체 연통한다는 점 그리고 2차 유로가 제2 열 교환기(16')를 통해 냉각제를 운반한다는 점을 제외하고는, 앞서 설명된 도 1 내지 도 4의 HVAC 시스템(10)과 실질적으로 유사하다. 제2 열 교환기(16')는 하우징(12')을 통해 유동하는 공기와 이를 통과하여 유동하는 냉각제 사이에서 열을 전달하도록 구성된다. 1차 유로(20')와 유체 연통하는 2차 유로(30')는 HVAC 시스템(10')의 디미스트 모드 동안 도 1 내지 도 4의 HVAC 시스템(10)의 제4 열 교환기(26) 대신에 하우징(12')을 통해 유동하는 공기를 재가열하기 위해 채용된다.Figure 5 illustrates an HVAC system 10 'in accordance with another embodiment of the present invention. The same reference numerals are used to denote substantially the same features as those described in FIGS. 1 through 4, except that the reference number is followed by a prime (') symbol. The HVAC system 10 'is similar to the
이러한 실시예에 따르면, 1차 유로(20')는 제3 열 교환기(24')와 노드(E) 사이에 배치되는 제7 밸브(82)를 포함한다. 제7 밸브(82)는 1차 유로(20')의 메인 경로(34)의 일부를 통해 유동하는 냉각제를 제어한다. 제2 회로(30')는 제3 열 교환기(24')와 제7 밸브(82) 사이에 있는 1차 유로(20')의 노드(K)로부터 제7 밸브(82)와 노드(E) 사이에 있는 1차 유로(20')의 노드(L)로 연장되며 제3 열 교환기(24')와 제7 밸브(82) 사이에 있는 1차 유로(20')의 노드(K)로부터 제7 밸브(82)와 노드(E) 사이에 있는 1차 유로(20')의 노드(L)로 제2 열 교환기(16')를 통해 냉각제를 운반한다. 2차 유로(30')는 밸브(80)를 포함하여 이를 통해 유동하는 냉각제를 제어한다. 필요에 따라 2차 유로(30')를 통해 유동하는 냉각제를 제어하기 위해 하나보다 더 많은 밸브가 채용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. According to this embodiment, the primary flow path 20 'includes a
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 HVAC 시스템(10')의 냉방 모드를 제시한 것이다. HVAC 시스템(10')의 냉방 모드는, 2차 유로(30') 및 제2 열 교환기(16')가 아이들 상태라는 것을 제외하고는, 전술한 도 2의 HVAC 시스템(10)의 냉방 모드와 유사하다. 1차 유로(20')의 제7 밸브(82)는 냉각제가 노드(K)와 노드(L) 사이에서 1차 유로(20')의 메인 경로(34') 부분을 통해 유동할 수 있도록 하기 위해 개방된다. 2차 유로(30')의 밸브(80)는 2차 유로(30')를 통한 냉각제의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다. FIG. 6 illustrates a cooling mode of the HVAC system 10 'according to an embodiment of the present invention. The cooling mode of the HVAC system 10 'is the same as the cooling mode of the
1차 유로(20')를 통과하는 냉각제의 유동은 화살표에 의해 지시된다. 냉각제는 압축기(22')에서 압축되고 이후 제3 열 교환기(24')로 운반된다. 제3 열 교환기(24')는 냉매로부터 팬(28')에 의해 운반되는 공기로 열을 전달한다. 제3 열 교환기(24')를 통과하는 가열된 공기는 이후 대기로 운반된다. 냉각제는 이후 냉각제가 팽창되는 제1 팽창 밸브(32')로 운반된다. 증발기로서 구성되는 제1 열 교환기(14')는 제1 팽창 밸브(32')로부터의 냉각제의 유동을 수용한다. 열은 하우징(12')에서 유동하는 공기로부터 제1 열 교환기(14')에 의해 수용되는 냉각제로 전달된다. 하우징(12') 내에서 유동하는 공기는 냉각되고 승객실로 운반된다.The flow of coolant through the primary flow path 20 'is indicated by the arrow. The coolant is compressed in the compressor 22 'and then conveyed to the third heat exchanger 24'. The third heat exchanger 24 'transfers heat from the refrigerant to the air carried by the fan 28'. The heated air passing through the third heat exchanger 24 'is then carried to the atmosphere. The coolant is then conveyed to a first expansion valve 32 'where the coolant is expanded. The first heat exchanger 14 'configured as an evaporator receives the flow of coolant from the first expansion valve 32'. Heat is transferred from the air flowing in the housing 12 'to the coolant received by the first heat exchanger 14'. The air flowing in the housing 12 'is cooled and carried to the passenger compartment.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 HVAC 시스템(10')의 디미스트 모드를 제시한 것이다. HVAC 시스템(10')의 디미스트 모드는, 제2 열 교환기(16')가 냉각제의 유동을 수용하고 냉각제로부터 하우징(12')을 통해 유동하는 공기로 열을 전달한다는 것을 제외하고는, 전술한 도 3의 HVAC 시스템(10)의 디미스트 모드와 유사하다. 1차 유로(20')의 제7 밸브(82)는 노드(K)와 노드(L) 사이에서 1차 유로(20')의 메인 경로(34') 부분을 통한 냉각제의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다. 2차 유로(30')의 밸브(80)는 냉각제가 2차 유로(30')를 통해 유동할 수 있도록 하기 위해 개방된다. 제1 열 교환기(14')는 공기를 제습하기 위해 하우징(12')을 통과하여 유동하는 공기를 냉각시키며 제2 열 교환기(16')는 공기가 승객실로 운반되기 이전에 공기를 재가열한다. FIG. 7 illustrates a demister mode of the HVAC system 10 'according to an embodiment of the present invention. The dehumidified mode of the HVAC system 10 'is similar to that of the first embodiment except that the second heat exchanger 16' receives the flow of coolant and transfers heat from the coolant to the air flowing through the housing 12 ' 3 is similar to the demister mode of the
1차 유로(20')를 통과하는 그리고 2차 유로(30')를 통과하는 냉각제의 유동은 화살표에 의해 지시된다. 1차 유로(20')를 통과하는 냉각제의 유동은 화살표에 의해 지시된다. 냉각제는 압축기(22')에서 압축되고 이후 제3 열 교환기(24')로 운반된다. 제3 열 교환기(24')는 냉매로부터 팬(28')에 의해 운반되는 공기로 열을 전달한다. 제3 열 교환기(24')를 통과하는 가열된 공기는 이후 대기로 운반된다. 냉각제는 이후 제2 열 교환기(16')로 운반되는데, 제2 열 교환기에서는 제2 열 교환기(16')를 통해 유동하는 냉매로부터 하우징(12')을 통해 그리고 이후 냉각제가 팽창되는 제1 팽창 밸브(32')로 유동하는 냉각 및 제습된 공기로 열이 전달된다. 증발기로서 구성되는 제1 열 교환기(14')는 제1 팽창 밸브(32')로부터의 냉각제의 유동을 수용한다. 열은 하우징(12')에서 유동하는 공기로부터 제1 열 교환기(14')에 의해 수용되는 냉각제로 전달된다. 하우징(12') 내에서 유동하는 공기는 냉각되고 승객실로 운반된다.The flow of coolant through the primary flow path 20 'and through the secondary flow path 30' is indicated by the arrow. The flow of coolant through the primary flow path 20 'is indicated by the arrow. The coolant is compressed in the compressor 22 'and then conveyed to the third heat exchanger 24'. The third heat exchanger 24 'transfers heat from the refrigerant to the air carried by the fan 28'. The heated air passing through the third heat exchanger 24 'is then carried to the atmosphere. The coolant is then delivered to the second heat exchanger 16 'in a second heat exchanger from the refrigerant flowing through the second heat exchanger 16' through the housing 12 'and thereafter the first expansion Heat is transferred to the cooled and dehumidified air flowing into the valve 32 '. The first heat exchanger 14 'configured as an evaporator receives the flow of coolant from the first expansion valve 32'. Heat is transferred from the air flowing in the housing 12 'to the coolant received by the first heat exchanger 14'. The air flowing in the housing 12 'is cooled and carried to the passenger compartment.
특정 실시예에 있어서, 팬(28')의 속도는 제2 열 교환기(16')를 통해 운반되는 공기의 온도를 제어하기 위해 선택적으로 조절될 수 있다. 예를 들면, 제3 열 교환기(24')를 통해 유동하는 공기의 유량을 감소시키기 위해 팬(28')의 속도는 감소될 수 있다. 제3 열 교환기(24')를 통해 유동하는 공기의 유량이 감소하면, 냉매로부터 제3 열 교환기(24')를 통해 유동하는 공기로 전달되는 열의 양이 감소된다. 따라서, 팬 속도가 감소된 상태에서 제3 열 교환기(24')로부터 2차 유로(30')를 통해 제2 열 교환기(16')로 유동하는 냉매에 포함된 열의 양은, 팬 속도가 증가된 상태에서 제3 열 교환기(24')로부터 2차 유로(30')를 통해 제2 열 교환기(16')로 유동하는 냉매에 포함된 열의 양보다 크다. 따라서, 제2 열 교환기(16')는 더 많은 양의 열을 갖는 냉매를 수용한다. 따라서, 제2 열 교환기(16')를 통해 운반되는 공기에 전달되는 열의 양이 증가된다. 반대로, 제2 열 교환기(16')를 통해 운반되는 공기에 전달되는 열의 양이 제2 열 교환기(16')에 의해 감소되도록 하기 위해 팬(28')의 속도는 상승될 수 있다.In certain embodiments, the speed of the fan 28 'can be selectively adjusted to control the temperature of the air carried through the second heat exchanger 16'. For example, the speed of the fan 28 'may be reduced to reduce the flow rate of air flowing through the third heat exchanger 24'. As the flow rate of the air flowing through the third heat exchanger 24 'decreases, the amount of heat transferred from the refrigerant to the air flowing through the third heat exchanger 24' is reduced. Accordingly, the amount of heat contained in the refrigerant flowing from the third heat exchanger 24 'to the second heat exchanger 16' through the second flow path 30 'in the state where the fan speed is reduced is the difference between the fan speed Is greater than the amount of heat contained in the refrigerant flowing from the third heat exchanger (24 ') to the second heat exchanger (16') through the secondary flow path (30 '). Thus, the second heat exchanger 16 'receives a refrigerant having a greater amount of heat. Accordingly, the amount of heat transferred to the air conveyed through the second heat exchanger 16 'is increased. Conversely, the speed of the fan 28 'may be raised so that the amount of heat transferred to the air carried through the second heat exchanger 16' is reduced by the second heat exchanger 16 '.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 HVAC 시스템(10')의 난방 모드를 제시한 것이다. HVAC 시스템(10')의 난방 모드는, 2차 유로(30') 및 제2 열 교환기(16')가 아이들 상태라는 것을 제외하고는, 전술한 도 4의 HVAC 시스템(10)의 난방 모드와 유사하다. 1차 유로(20')의 제7 밸브(82)는 냉각제가 노드(K)와 노드(L) 사이에서 1차 유로(20')의 메인 경로(34') 부분을 통해 유동할 수 있도록 하기 위해 개방된다. 2차 유로(30')의 밸브(80)는 2차 유로(30')를 통한 냉각제의 유동을 방지하기 위해 폐쇄된다. FIG. 8 illustrates a heating mode of the HVAC system 10 'according to an embodiment of the present invention. The heating mode of the HVAC system 10 'is similar to the heating mode of the
1차 유로(20')를 통과하는 냉각제의 유동은 화살표에 의해 지시된다. 제1 열 교환기(14')는 승객실을 난방하기 위해 하우징(12')을 통해 유동하는 공기를 가열한다. 냉각제는 압축기(22)에서 압축되고 이후 히터 코어로서 구성되는 제1 열 교환기(14')로 운반된다. 제1 열 교환기(14')는 냉매로부터 하우징(12')을 통해 운반되는 공기로 열을 전달한다. 이 공기는 아이들 상태인 제2 열 교환기(16')를 통해 승객실로 운반된다. 냉각제는 이후 냉각제가 팽창되는 제2 팽창 밸브(33')를 통해 운반된다. 냉각제는 이후 제3 열 교환기(24')로 운반되는데, 제3 열 교환기에서 열은 팬(28')에 의해 운반된 공기로부터 냉각제로 전달된다. 냉각제는 이후 압축기(22')로 운반되어 압축기(22')에 의해 다시 압축된다. 제1 열 교환기(14')는 이를 통해 유동하는 냉각제로부터 하우징(12')을 통해 유동하는 공기로 열을 전달하여 하우징(12')을 통해 유동하는 공기를 가열하며 승객실을 난방한다.The flow of coolant through the primary flow path 20 'is indicated by the arrow. The first heat exchanger 14 'heats the air flowing through the housing 12' to heat the passenger compartment. The coolant is compressed in a
유리하게는, HVAC 시스템(10, 10')은 냉장 시스템으로부터의 폐열을 이용함으로써 승객실로 유동하는 공기를 효율적으로 가열, 냉각 및 제습한다. 1차 유로(20, 20')는 냉장 설비 작동 및 열 펌프 작동 양자 모두를 위해 구성되며, 제2 열 교환기(16, 16')와 유체 연통하는 2차 유로(30, 30')를 통합하여 비용, 중량 및 패키지 크기 요건을 유지한다. 제2 열 교환기(16, 16')는 블렌드 도어를 갖춘 HVAC 시스템에 대한 요구가 불필요하게 하며, 이는 복잡성, 진동, 소음 및 점유되는 차량 공간을 최소화한다. 추가적으로, 특정 실시예에 있어서, HVAC 시스템(10)은 전기 차량의 배터리(11)를 냉각하여 배터리(11)의 성능 효율을 유지할 수 있다. Advantageously, the
전술한 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 필수적인 특징을 용이하게 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 발명이 다양한 용도 및 조건에 적합하게 되도록 본 발명에 대해 다양한 변경 및 변형을 행할 수 있다.From the foregoing description, one skilled in the art can readily ascertain the essential characteristics of the present invention, and various changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope thereof, .
10 : HVAC 시스템
11 : 배터리
12 : 중공형 케이싱 또는 하우징
14 : 제1 열 교환기
16 : 제2 열 교환기
18 : 공기 입구
20 : 1차 유로
22 : 압축기
24 : 제3 열 교환기
26 : 제4 열 교환기
28 : 팬
30 : 2차 유로
32 : 제1 팽창 밸브
36 : 제1 우회로
38 : 제2 우회로
40 : 제3 우회로
42 : 제1 밸브
44 : 제2 밸브
46 : 제3 밸브
48 : 제4 밸브
50 : 제5 밸브
52 : 제6 밸브
54 : 메인 경로
58 : 유동 제어 디바이스10: HVAC system
11: Battery
12: hollow casing or housing
14: first heat exchanger
16: second heat exchanger
18: air inlet
20: Primary flow
22: Compressor
24: Third heat exchanger
26: fourth heat exchanger
28: Fans
30: Secondary flow
32: first expansion valve
36: first bypass
38: second bypass
40: Third bypass
42: first valve
44: second valve
46: third valve
48: fourth valve
50: fifth valve
52: Sixth valve
54: Main path
58: Flow control device
Claims (20)
공기의 유동을 수용하기 위한 입구(18; 18') 및 차량의 승객실과 유체 연통하는 출구(19; 19')를 구비하는 하우징(12; 12');
상기 하우징(12; 12') 내에 배치되며 상기 하우징(12; 12')을 통과하는 공기의 유동을 수용하도록 구성되는 제1 열 교환기(14; 14');
상기 하우징(12; 12')을 통과하는 공기의 유동의 방향과 관련하여 상기 제1 열 교환기(14; 14')로부터 하류에서 하우징(12; 12') 내에 배치되며 공기의 유동을 수용하도록 구성되는 제2 열 교환기(16; 16');
내부에 냉각제를 수용하며 상기 제1 열 교환기(14; 14')와 유체 연통하는 1차 유로(20; 20')로서, 압축기(22; 22'), 제3 열 교환기(24; 24'), 적어도 하나의 팽창 밸브(32, 33; 32’, 33’), 및 복수 개의 밸브(42, 44, 46, 48, 50, 52; 42', 44', 46', 48', 50', 52')를 포함하며, 상기 각각의 밸브(42, 44, 46, 48, 50, 52; 42', 44', 46', 48', 50', 52')는 서로 협동하여 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하는 냉각제를 제1 방향 및 제2 방향으로 선택적으로 운반하는 1차 유로(20; 20'); 및
상기 제3 열 교환기(24; 24')와 적어도 하나의 팽창 밸브(32, 33; 32’, 33’) 사이에 있는 상기 1차 유로(20; 20')의 일부와 유체 연통 및 열 교환 연통(heat exchange communication) 중 하나가 가능한 2차 유로(30; 30')로서, 상기 제2 열 교환기(16; 16')와 유체 연통되는 2차 유로(30; 30');를 포함하고,
상기 1차 유로(20; 20')의 일부와 상기 2차 유로(30, 30') 사이 유체 연통 또는 열 교환 연통은 작동 모드에 따라 실시 또는 중단되는 것을 특징으로 하는 HVAC 시스템.As an HVAC system for an electric vehicle,
A housing (12; 12 ') having an inlet (18; 18') for receiving the flow of air and an outlet (19; 19 ') in fluid communication with the passenger compartment of the vehicle;
A first heat exchanger (14; 14 ') disposed in the housing (12; 12') and configured to receive a flow of air through the housing (12; 12 ');
Is disposed within the housing (12; 12 ') downstream from the first heat exchanger (14; 14') with respect to the direction of flow of air through the housing (12; 12 ' A second heat exchanger (16;
(22; 22 '), a third heat exchanger (24; 24') and a second heat exchanger (24; 24 ') which receive a coolant therein and are in fluid communication with the first heat exchanger , At least one expansion valve (32, 33; 32 ', 33'), and a plurality of valves (42, 44, 46, 48, 50, 52; 42 ', 44', 46 ', 48' 52 ') cooperatively cooperate with each other to define a first row of valves (42, 44, 46, 48, 50, 52; 42', 44 ', 46', 48 ' A first flow path (20; 20 ') for selectively transporting the coolant passing through the exchanger (14; 14') in the first direction and the second direction; And
Is in fluid communication with a portion of the primary flow path (20; 20 ') between the third heat exchanger (24; 24') and the at least one expansion valve (32, 33; 32 '(30; 30 ') in fluid communication with the second heat exchanger (16; 16'), the second flow path (30; 30 '
Wherein fluid communication or heat exchange communication between a part of the primary flow path (20; 20 ') and the secondary flow path (30, 30') is carried out or stopped depending on the operating mode.
상기 제2 열 교환기(16; 16')는 상기 제1 열 교환기(14; 14')와 별개인 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the second heat exchanger (16; 16 ') is separate from the first heat exchanger (14; 14').
상기 제2 열 교환기(16; 16')는 상기 제1 열 교환기(14; 14')와 일체로 형성되는 것, 상기 제1 열 교환기(14; 14')에 결합되는 것, 그리고 상기 제1 열 교환기(14; 14')에 이웃하는 것 중 하나인 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the second heat exchanger is integrally formed with the first heat exchanger and the first heat exchanger is coupled to the first heat exchanger; Is adjacent to the heat exchanger (14; 14 ').
상기 제2 열 교환기(16; 16')는 상기 제1 열 교환기(14; 14')의 폭보다 작은 폭을 갖는 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the second heat exchanger (16; 16 ') has a width less than the width of the first heat exchanger (14; 14').
상기 제1 열 교환기(14; 14')는 상기 제1 방향으로 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하여 운반되는 냉각제를 수용하는 증발기로서 그리고 상기 제2 방향으로 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하여 운반되는 냉각제를 수용하는 히터 코어(heater core)로서 구성되는 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first heat exchanger (14; 14 ') is an evaporator that receives refrigerant carried through the first heat exchanger (14; 14') in the first direction and as an evaporator Is configured as a heater core that receives the coolant carried through the heat exchanger (14; 14 ').
상기 1차 유로(20; 20')는 상기 복수 개의 밸브(42, 44, 46, 48, 50, 52; 42', 44', 46', 48', 50', 52')와 협동하는 적어도 하나의 우회로(36, 38, 40; 36', 38', 40')를 포함하여 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하는 냉각제를 상기 제2 방향으로 운반하는 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
The primary flow path 20 (20 ') is connected to the at least one valve 42, 44, 46, 48, 50, 52, 42', 44 ', 46', 48 ', 50', 52 '(14; 14 ') including one bypass (36, 38, 40; 36', 38 ', 40') in said second direction.
상기 1차 유로(20)는, 상기 제3 열 교환기(24)에 이웃하여 배치되고 제3 열 교환기(24)와 유체 연통하는 제4 열 교환기(26)를 포함하는 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the primary flow path (20) includes a fourth heat exchanger (26) disposed adjacent the third heat exchanger (24) and in fluid communication with the third heat exchanger (24).
상기 2차 유로(30)는, 상기 1차 유로(20)와 열 교환 연통하며 상기 제4 열 교환기(26)와 유체 연통하는 것인 HVAC 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the secondary flow path (30) is in heat exchange communication with the primary flow path (20) and in fluid communication with the fourth heat exchanger (26).
상기 2차 유로(30; 30')는 냉각제 및 냉매 중 하나를 수용하는 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the secondary flow path (30; 30 ') accommodates one of a coolant and a refrigerant.
상기 2차 유로(30; 30')는 적어도 하나의 밸브(60, 64, 70, 72, 74; 80)와 우회로(56, 68)를 포함하여 냉각제 및 냉매 중 하나의 유동의 방향을 선택적으로 제어하는 것인 HVAC 시스템.10. The method of claim 9,
The secondary flow path 30, 30 'includes at least one valve 60, 64, 70, 72, 74, 80 and a bypass line 56, 68 for selectively directing the flow direction of one of the coolant and the coolant. The HVAC system to be controlled.
상기 2차 유로(30)는,
상기 1차 유로(20)와 열 교환 연통하며,
냉매; 및
상기 2차 유로(30)를 통과하는 냉매를 운반하기 위한 유체 제어 디바이스(58);를 포함하는 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
The secondary flow path (30)
Communicating with the primary flow path (20) in heat exchange,
Refrigerant; And
And a fluid control device (58) for conveying the refrigerant passing through the secondary flow path (30).
상기 2차 유로(30)는 전기 차량의 배터리(11)와 열 교환 연통하는 것인 HVAC 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the secondary flow path (30) is in heat exchange communication with the battery (11) of the electric vehicle.
공기의 유동을 수용하기 위한 입구(18; 18') 및 전기 차량의 승객실과 유체 연통하는 출구(19; 19')를 구비하는 하우징(12; 12')을 제공하는 단계;
상기 하우징(12; 12') 내에 제1 열 교환기(14; 14')를 배치하고, 상기 하우징(12; 12') 내의 공기의 유동의 방향 상 제1 열 교환기(14; 14')로부터 하류에 제2 열 교환기(16; 16')를 배치하는 단계;
내부에 냉각제를 수용하고 적어도 냉방 모드, 디미스트 모드(demist mode) 및 난방 모드로 작동하도록 구성되는 1차 유로(20; 20')를 제공하는 단계로서, 1차 유로(20; 20')는 압축기(22; 22'), 제3 열 교환기(24; 24'), 및 제1 열 교환기(14; 14')와 각각 유체 연통하는 적어도 하나의 팽창 밸브(32, 33; 32’, 33’)를 구비하는 것인 단계;
냉각제가 상기 냉방 모드 및 디미스트 모드 동안 제1 방향으로 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하고, 냉각제가 상기 난방 모드 동안 제2 방향으로 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하도록, 냉각제를 안내하는 단계; 및
상기 제2 열 교환기(16; 16')와 유체 연통하며, 상기 제3 열 교환기(24; 24')와 적어도 하나의 팽창 밸브(32, 33; 32’, 33’) 사이에 있는 1차 유로(20; 20')의 일부와 유체 연통 및 열 교환 연통(heat exchange communication) 중 하나가 가능하고, 작동 모드에 따라 상기 1차 유로(20; 20')의 일부와의 유체 연통 또는 열 교환 연통이 실시 또는 중단되는 2차 유로(30; 30')를 제공하는 단계;를 포함하는 HVAC 시스템 작동 방법.A method of operating an HVAC system of an electric vehicle,
Providing a housing (12; 12 ') having an inlet (18; 18') for receiving the flow of air and an outlet (19; 19 ') in fluid communication with the passenger compartment of the electric vehicle;
Wherein a first heat exchanger (14; 14 ') is disposed in the housing (12; 12') and a second heat exchanger is located downstream from the first heat exchanger (14; 14 ') in the direction of the flow of air in the housing Disposing a second heat exchanger (16; 16 ') in the first heat exchanger;
Providing a primary flow path (20; 20 ') configured to receive a coolant therein and to operate in at least a cooling mode, a demist mode and a heating mode, the primary flow path (20; 20' At least one expansion valve (32, 33; 32 ', 33') in fluid communication with the compressor (22; 22 '), the third heat exchanger (24; 24');
(14; 14 ') in a first direction during the cooling mode and the demister mode, and a coolant flows through the first heat exchanger (14; 14') in a second direction during the heating mode, To guide the coolant through the coolant passage; And
33 ', 32', 33 ') in fluid communication with the second heat exchanger (16; 16') and between the third heat exchanger (24; 24 ') and the at least one expansion valve (20; 20 ') in fluid communication or heat exchange communication with a portion of the primary flow path (20; 20') and in fluid communication or heat exchange communication with a portion of the primary flow path Providing a secondary flow path (30; 30 ') that is to be implemented or stopped.
상기 2차 유로(30; 30')는 냉각제 및 냉매 중 하나를 수용하고,
상기 2차 유로(30; 30')의 냉각제 및 냉매 중 하나가 상기 디미스트 모드 동안 상기 1차 유로(20; 20')의 일부와 유체 연통 또는 열 교환 연통되고 상기 제2 열 교환기(16; 16')를 통과하여 유동하도록 안내하는 단계;를 더 포함하는 HVAC 시스템 작동 방법.14. The method of claim 13,
The secondary flow path (30; 30 ') accommodates one of a coolant and a coolant,
Wherein one of the coolant and the coolant of the secondary flow path (30; 30 ') is in fluid communication or heat exchange communication with a portion of the primary flow path (20; 20') during the demist mode and the second heat exchanger (16; 16 ') of the HVAC system.
상기 1차 유로(20; 20')는 복수 개의 밸브(42, 44, 46, 48, 50, 52; 42', 44', 46', 48', 50', 52') 및 서로 협동하는 복수 개의 우회로(36, 38, 40; 36', 38', 40')를 포함하여 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하는 냉각제를 안내하는 것인 HVAC 시스템 작동 방법.14. The method of claim 13,
The primary flow path 20 or 20 'includes a plurality of valves 42, 44, 46, 48, 50, 52, 42', 44 ', 46', 48 ', 50', 52 ' (14, 14 ') in the first and second directions, including at least one bypass line (36, 38, 40; 36', 38 ', 40' How the HVAC system works.
상기 2차 유로(30)는 상기 1차 유로(20)와 열 교환 연통하며, 상기 1차 유로(20)는 상기 1차 유로(20)와 상기 2차 유로(30) 사이에서 열 교환 연통을 제공하는 제4 열 교환기(26)를 포함하고, 상기 제4 열 교환기(26)는 상기 제3 열 교환기(24)와 유체 연통되며 상기 제3 열 교환기(24)에 이웃하는 것인 HVAC 시스템 작동 방법.14. The method of claim 13,
The secondary passage 30 communicates with the primary passage 20 in a heat exchange manner and the primary passage 20 communicates heat exchange between the primary passage 20 and the secondary passage 30 Wherein the fourth heat exchanger (26) is in fluid communication with the third heat exchanger (24) and is adjacent to the third heat exchanger (24), wherein the fourth heat exchanger Way.
상기 2차 유로(30)는 상기 1차 유로(20)와 열 교환 연통하며 내부에 냉매를 수용하고, 상기 2차 유로(30)는 적어도 하나의 밸브(60, 64, 70, 72, 74) 및 서로 협동하는 적어도 하나의 우회로(56, 68)를 포함하여 냉매가 상기 2차 유로(30)를 통과하여 유동하도록 안내하는 것인 HVAC 시스템 작동 방법.14. The method of claim 13,
The secondary flow path 30 communicates with the primary flow path 20 in a heat exchange manner and receives refrigerant therein. The secondary flow path 30 includes at least one valve 60, 64, 70, 72, And at least one bypass line (56, 68) cooperating with each other to guide the refrigerant to flow through the secondary flow path (30).
전기 차량의 배터리(11)와 열 교환 연통하는 적어도 하나의 우회로(56, 68)를 배치하는 단계; 및
냉방 모드 및 난방 모드 중 적어도 하나의 모드 동안 배터리(11)로부터 냉매로 열을 전달하기 위해 냉매가 상기 2차 유로(30)의 우회로(56, 68)를 통과하여 유동하도록 안내하는 단계를 더 포함하는 HVAC 시스템 작동 방법.18. The method of claim 17,
Disposing at least one bypass line (56, 68) in heat exchange communication with the battery (11) of the electric vehicle; And
And guiding the refrigerant to flow through the bypass passage (56, 68) of the secondary flow passage (30) to transfer heat from the battery (11) to the refrigerant during at least one of the cooling mode and the heating mode How the HVAC system works.
상기 제3 열 교환기(24; 24')를 통과하는 공기를 운반하기 위해 상기 제3 열 교환기(24; 24')에 이웃하는 팬(28; 28')을 제공하는 단계; 및
상기 제2 열 교환기(16; 16')에 의해 상기 하우징(12; 12')을 통과하여 운반되는 공기에 전달되는 열의 양을 제어하기 위해 상기 팬(28; 28')의 속도를 조절하는 단계를 더 포함하는 HVAC 시스템 작동 방법.15. The method of claim 14,
Providing a fan (28; 28 ') adjacent to said third heat exchanger (24; 24') to carry air passing through said third heat exchanger (24; 24 '); And
Adjusting the speed of the fan (28; 28 ') to control the amount of heat transferred to the air conveyed through the housing (12; 12') by the second heat exchanger (16; 16 '≪ / RTI >
공기의 유동을 수용하기 위한 입구(18; 18') 및 전기 차량의 승객실과 유체 연통하는 출구(19; 19')를 구비하는 하우징(12; 12')을 제공하는 단계;
공기의 유동의 방향과 관련하여 제1 열 교환기(14; 14')로부터 하류에서 상기 하우징(12; 12') 내에 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 그리고 상기 하우징(12; 12') 내에 제2 열 교환기(16; 16')를 배치하는 단계;
내부에 냉각제를 수용하고 적어도 냉방 모드, 디미스트 모드 및 난방 모드로 작동하도록 구성되는 1차 유로(20; 20')를 제공하는 단계로서, 상기 1차 유로(20; 20')는 압축기(22; 22'), 제3 열 교환기(24; 24'), 및 제1 열 교환기(14; 14')와 각각 유체 연통하는 적어도 하나의 팽창 밸브(32, 33; 32’, 33’)를 구비하는 것인 단계;
냉각제가 상기 냉방 모드 및 디미스트 모드 동안 제1 방향으로 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하고, 냉각제가 상기 난방 모드 동안 제2 방향으로 상기 제1 열 교환기(14; 14')를 통과하도록, 냉각제를 안내하는 단계;
내부에 냉각제 및 냉매 중 하나를 수용하고, 상기 제2 열 교환기(16; 16')와 유체 연통하며, 상기 제3 열 교환기(24; 24')와 적어도 하나의 팽창 밸브(32, 33; 32’, 33’) 사이에 있는 상기 1차 유로(20; 20')의 일부와 유체 연통 및 열 교환 연통(heat exchange communication) 중 하나가 가능하고, 상기 디미스트 모드 동안 상기 1차 유로(20; 20')의 일부와의 유체 연통 또는 열 교환 연통이 실시되고, 상기 냉방 모드 동안 상기 1차 유로(20; 20')의 일부와의 유체 연통 또는 열 교환 연통이 중단되며, 상기 난방 모드 동안 상기 1차 유로(20; 20')의 일부와의 유체 연통 또는 열 교환 연통이 중단 또는 실시되는 2차 유로(30; 30')를 제공하는 단계; 및
상기 2차 유로(30; 30')의 냉각제 및 냉매 중 하나가 상기 디미스트 모드 동안 상기 제2 열 교환기(16; 16')를 통과하여 유동하도록 안내하는 단계;를 포함하는 HVAC 시스템 작동 방법.
A method of operating an HVAC system of an electric vehicle,
Providing a housing (12; 12 ') having an inlet (18; 18') for receiving the flow of air and an outlet (19; 19 ') in fluid communication with the passenger compartment of the electric vehicle;
Said first heat exchanger (14; 14 ') and said housing (12; 12') in said housing (12; 12 ') downstream from said first heat exchanger (14; 14' Placing a second heat exchanger (16; 16 ') within the second heat exchanger;
Providing a primary flow path (20; 20 ') configured to receive a coolant therein and to operate in at least a cooling mode, a demister mode and a heating mode, the primary flow path (20; 20' And at least one expansion valve (32, 33; 32 ', 33') in fluid communication with the first heat exchanger (22; 22 '), the third heat exchanger (24; 24';
(14; 14 ') in a first direction during the cooling mode and the demister mode, and a coolant flows through the first heat exchanger (14; 14') in a second direction during the heating mode, To guide the coolant through the coolant passage;
(24, 24 ') and at least one expansion valve (32, 33; 32') in fluid communication with said first heat exchanger 20 'during a demister mode, and the first flow path (20; 20') between the first flow path (20; 20 ') is interrupted, and fluid communication or heat exchange communication with a part of the primary flow path (20; 20') is interrupted during the cooling mode, and during the heating mode, Providing a secondary flow path (30; 30 ') in which fluid communication or heat exchange communication with a portion of the primary flow path (20; 20') is interrupted or implemented; And
And guiding one of the refrigerant and the refrigerant of the secondary flow path (30; 30 ') to flow through the second heat exchanger (16; 16') during the demister mode.
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