KR102170462B1 - 차량용 히트 펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 히트펌프 시스템에서 실내열교환기와 실외열교환기 사이에 홀의 개도량 조절이 가능한 전자 팽창밸브를 설치하고, 히트펌프 모드시 압축기의 회전수에 따라 상기 전자 팽창밸브의 개도량을 가변 제어함으로써, 다시말해 상기 압축기의 회전수별 실내열교환기의 목표 과냉도로 전자 팽창밸브의 개도량을 제어함에 따라 상기 실내열교환기의 방열량 및 효율(COP)을 향상하고 이로인해 난방성능 및 연비 효율을 높일 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for vehicle}

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 히트펌프 시스템에서 실내열교환기와 실외열교환기 사이에 홀의 개도량 조절이 가능한 전자 팽창밸브를 설치하고, 히트펌프 모드시 압축기의 회전수에 따라 상기 전자 팽창밸브의 개도량을 가변 제어함으로써, 다시말해 상기 압축기의 회전수별 실내열교환기의 목표 과냉도로 전자 팽창밸브의 개도량을 제어하는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨대 2개의 열교환기(즉, 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기)와, 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 역할을 하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 역할을 하게 된다.

이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 고압측 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 고압측 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1바이패스 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 저압측 열교환기(60)와, 상기 저압측 열교환기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기(50)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.

도 1 중 도면부호 10은 상기 고압측 열교환기(32)와 저압측 열교환기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.

또한, 상기 공조케이스(10)내의 고압측 열교환기(32) 하류측에는 PTC히터(15)가 설치된다.

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2바이패스 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 고압측 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.

에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 고압측 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1바이패스밸브(36), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 저압측 열교환기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 저압측 열교환기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 고압측 열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.

그러나, 상기 차량용 히트펌프 시스템은, 히트펌프 모드시 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치된 실내 열교환기(32)가 난방기 역할을 하여 난방을 수행하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 공조케이스(10)의 외부 즉, 차량의 엔진룸 전방측에 설치되어 외기와 열교환하는 증발기 역할을 하게 되는데,

이때, 상기 실외열교환기(48)로 유입되는 냉매의 온도가 외기와 열교환하는 과정에서 실외열교환기(48)의 표면이 빙점이하로 떨어질 경우 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 발생하게 된다.

상기 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 지속적으로 확대되면, 실외열교환기(48)가 흡열을 하지 못함으로서, 시스템내의 냉매 온도 및 압력이 낮아져 차실내로 토출되는 공기의 온도가 떨어져 난방성능이 현격히 감소하며, 압축기내로 액냉매가 유입될 수 있어 시스템의 안정성도 떨어지게 된다.

따라서, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 상기 실외열교환기(48)에 착상이 발생하게 되면 히트펌프 시스템의 작동을 중지한 후, 상기 착상이 해제되면 다시 시스템을 재 작동하는 제어를 하게 되는데, 이처럼 착상 발생시 히트펌프 시스템의 작동을 중지함으로써 난방성능이 저하되고, 이때 난방을 위해 별도의 PTC 히터를 작동시킴으로서 소비전력이 증가하여 전기자동차나 하이브리드 자동차에서는 주행거리가 단축되는 문제가 있었다.

상기한 문제를 해결하기 위해, 본 출원인이 선출원한 국내 특허공개번호 제10-2014-0023733호(발명의 명칭: 차량용 히트 펌프 시스템)는, 실외열교환기의 착상으로 인해 흡열을 원활하게 하지 못하는 경우에도 열공급수단을 통해 차량 전장품의 폐열을 회수하도록 함으로써, 상기 실외열교환기의 착상시에도 난방을 계속 수행할 수 있도록 한 것이다.

상기한 종래의 히트 펌프 시스템은, 실내열교환기와 실외열교환기의 사이에 2웨이 밸브와 오리피스를 일체화한 팽창수단이 설치되는데, 즉, 에어컨(냉방) 모드시에는 상기 팽창수단의 2웨이 밸브 기능을 통해 냉매를 바이패스시키고, 히트펌프(난방) 모드시 실내열교환기가 응축기 역할을 하고 실외열교환기가 증발기 역할을 할 때에는, 상기 팽창수단이 오리피스 기능으로 전환되어 팽창변 역할을 하게 된다.

그러나, 히트펌프(난방) 모드시, 상기 오리피스 타입의 팽창변을 적용할 경우, 부하별로 냉매 유량이 고정되어 상기 실내열교환기의 방열량 효율 및 COP가 기존 에어컨 모드시의 증발기 전단에 설치된 팽창밸브 타입 보다 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 상기 오리피스 타입의 팽창변 대신 기존에 증발기 전단에 설치된 팽창밸브 타입을 활용하고자 하여도 2웨이 밸브 구조에 적용이 불가능하며, 특히 상기 팽창밸브 타입은 냉매 유량을 과열도로 제어하게 되는데 이는 압축기 전단에 설치된 어큐뮬레이터가 범퍼 역할을 함으로써, 즉, 상기 어큐뮬레이터가 항시 기상냉매를 저장하고 있어서 과열도 측정으로는 제어가 어려운 문제가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 히트펌프 시스템에서 실내열교환기와 실외열교환기 사이에 홀의 개도량 조절이 가능한 전자 팽창밸브를 설치하고, 히트펌프 모드시 압축기의 회전수에 따라 상기 전자 팽창밸브의 개도량을 가변 제어함으로써, 다시말해 상기 압축기의 회전수별 실내열교환기의 목표 과냉도로 전자 팽창밸브의 개도량을 제어함에 따라 상기 실내열교환기의 방열량 및 효율(COP)을 향상하고 이로인해 난방성능 및 연비 효율을 높일 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 상기 실내열교환기의 출구측 냉매순환라인에 설치되어 히트펌프 모드시 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단과, 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인에 설치되어 에어컨 모드시 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단과, 상기 제1팽창수단과 제2팽창수단 사이의 냉매순환라인에 설치되어 에어컨 모드시에는 냉매를 응축시키고 히트펌프 모드시에는 냉매를 증발시키는 실외열교환기를 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 제1팽창수단은, 제어부의 제어 신호에 의해 홀의 개도량이 조절되어 냉매 유량이 조절되는 전자 팽창밸브로 이루어지고, 상기 제어부는, 히트펌프 모드시 상기 압축기의 회전수에 따라 상기 전자 팽창밸브의 개도량을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 히트펌프 시스템에서 실내열교환기와 실외열교환기 사이에 홀의 개도량 조절이 가능한 전자 팽창밸브를 설치하고, 히트펌프 모드시 압축기의 회전수에 따라 상기 전자 팽창밸브의 개도량을 가변 제어함으로써, 다시말해 상기 압축기의 회전수별 실내열교환기의 목표 과냉도로 전자 팽창밸브의 개도량을 제어함에 따라 상기 실내열교환기의 방열량 및 효율(COP)을 향상하고 이로인해 난방성능 및 연비 효율을 높일 수 있다.

또한, 연료 전지 스택의 높은 폐열을 활용하여 난방하므로 기존의 PTC히터를 없앨수 있고 이로인해 소비 전력을 줄여 연비를 향상할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 에어컨 모드를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 난방모드를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제습 난방모드를 나타내는 구성도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 냉매순환라인(R)에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 제1팽창수단(125)과, 실외열교환기(135)와, 제2팽창수단(140)과, 증발기(160)가 순차적으로 연결됨과 아울러 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하는 냉매 바이패스라인(R1)이 설치되어 구성되는 것으로서, 연료 전지 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.

또한, 차량 전장품(300)을 냉각하도록 상기 차량 전장품(300)측으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인(W1)과, 연료 전지 스택(200)을 냉각하도록 상기 연료 전지 스택(200)측으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인(W2)이 설치된다.

따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제1팽창수단(125)(미팽창), 실외열교환기(135), 제2팽창수단(140)(팽창), 증발기(160), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 증발기(160)는 증발기 역할을 수행하게 된다.

한편, 상기 실외열교환기(135)는, 상기 실내열교환기(110)와 같은 응축기 역할을 하게 된다.

히트펌프 모드시(난방모드시)에는, 도 3과 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제1팽창수단(125)(팽창), 실외열교환기(135), 냉매 바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(135)는 증발기 역할을 수행하게 된다.

그리고, 본 발명에서는, 상기 히트펌프 모드를 난방모드, 제습 난방모드와 같이 다양화하고 있는데, 여기서, 상기 제습 난방모드는 히트펌프 모드 작동 중 차실내를 제습하고자 할 때 수행하게 된다.

이하, 히트 펌프 시스템의 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 상기 냉매순환라인(R)에 설치된 압축기(100)는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.

상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시에는 상기 냉매 바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.

상기 실내열교환기(110)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키게 된다.

또한, 상기 증발기(160)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키게 된다.

상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기 역할을 하게 되고,

상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드 중 난방모드시에는 냉매 공급이 되지 않아 작동 정지된다.

또한, 상기 실내열교환기(110) 및 증발기(160)는, 상기 공조케이스(150)의 내부에 서로 일정간격 이격되어 설치되되, 상기 공조케이스(150)내의 공기유동방향 상류측에서부터 상기 증발기(160)와 실내열교환기(110)가 순차적으로 설치된다.

따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 제2팽창수단(140)에서 배출된 저온 저압의 냉매가 상기 증발기(160)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 증발기(160) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다.

상기 실내열교환기(110)가 응축기 역할을 수행하는 히트펌프 모드시(난방모드시)에는 도 3과 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 냉매가 상기 실내열교환기(110)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 과정에서 실내열교환기(110) 내부의 고온 고압의 냉매와 열교환하여 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 난방하게 된다.

그리고, 상기 공조케이스(150)의 내부에서 상기 증발기(160)와 상기 실내열교환기(110)의 사이에는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(151)가 설치된다.

상기 온도조절도어(151)는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 실내열교환기(110)를 통과하는 공기의 양을 조절하여 상기 공조케이스(150)에서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데,

이때, 에어컨 모드시 도 2와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)의 전방측 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 증발기(160)를 통과한 냉풍이 실내열교환기(110)를 바이패스하여 차실내로 공급되므로 최대 냉방이 수행되고,

히트펌프 모드시(난방모드시)에는 도 3과 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행되며,

온도조절시에는, 상기 온도조절도어(151)가 중립에 위치하면서 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로 및 실내열교환기(110)를 통과하는 통로를 모두 개방하게 되면, 증발기(160)를 통과한 냉풍 중 일부는 실내열교환기(110)를 바이패스 하고, 일부는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후, 하류측에서 냉풍과 온풍이 혼합되어 차실내로 공급되므로 차실내를 적절한 온도로 조절하게 된다.

그리고, 상기 제1팽창수단(125)은, 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)에 설치되는데, 즉, 상기 실내열교환기(110)와 상기 실외열교환기(135) 사이의 냉매순환라인(R)에 설치되어, 히트펌프 모드시 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 팽창시켜 상기 실외열교환기(135)로 공급하게 된다.

상기 제1팽창수단(125)은, 제어부(190)의 제어 신호에 의해 홀(121)의 개도량이 조절되어 냉매 유량이 조절되는 전자 팽창밸브(120)로 이루어진다.

상기 전자 팽창밸브(120)는, 2웨이 밸브 기능과 홀(121)의 개도량 조절이 가능한 전자 팽창밸브 기능이 일체화된 공지된 제품이나 간략히 설명하면, 상기 전자 팽창밸브(120)는, 상기 홀(121)을 통과한 팽창 냉매가 유동하는 팽창유로(122)와, 상기 홀(121)을 바이패스하는 냉매가 유동하는 바이패스유로(123)와, 상기 제어부(190)의 제어 신호에 의해 에어컨 모드시에는 상기 바이패스유로(123)를 개방하고 히트펌프 모드시에는 상기 압축기의 회전수에 따라 상기 홀(121)의 개도량을 조절하는 밸브부재(미도시)로 이루어진다.

상기 밸브부재는, 스텝핑 모터와 같은 구동수단에 의해 작동하면서 2웨이 밸브 기능을 수행하면서 상기 홀(121)의 개도량을 조절하게 된다.

따라서, 에어컨 모드시에는 상기 홀(121)을 폐쇄하고 바이패스유로(123)를 개방하도록 작동하여 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매가 제1팽창수단(125)을 미팽창 상태로 통과한 후 실외열교환기(135)로 유동하고, 히트펌프 모드시에는 상기 바이패스유로(123)를 폐쇄하고 상기 압축기(100)의 회전수에 따라 홀(121)의 개도량을 조절하도록 작동하여 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매가 제1팽창수단(125)의 홀(121)을 통과하면서 팽창된 후 실외열교환기(135)로 유동하게 된다.

그리고, 상기 제2팽창수단(140)은, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키게 된다.

즉, 상기 제2팽창수단(140)은, 에어컨 모드시 상기 실외열교환기(135)에서 배출된 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액상(습포화) 상태가 되게 한 후, 상기 증발기(160)로 공급하게 된다.

상기 제2팽창수단(140)으로는 기계식 팽창밸브를 사용하는 것이 바람직하나 이 외에도 전자 팽창밸브를 사용할 수도 있다.

그리고, 상기 냉매 바이패스라인(R1)은, 상기 냉매순환라인(R)에 병렬로 설치되어, 상기 실외열교환기(135)에서 배출된 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하도록 하게 된다.

즉, 상기 냉매 바이패스라인(R1)은, 상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하게 된다.

도면에서와 같이, 상기 냉매 바이패스라인(R1)은 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)와 병렬로 배치된다.

또한, 상기 냉매 바이패스라인(R1)과 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 냉매의 유동방향을 전환하는 냉매방향전환밸브(180)가 설치된다.

즉, 상기 냉매방향전환밸브(180)는 3웨이 밸브로서, 에어컨 모드시에는 상기 냉매 바이패스라인(R1)을 폐쇄하고 상기 냉매순환라인(R)을 개방하며, 히트펌프 모드시에는 상기 냉매 바이패스라인(R1)을 개방하고 상기 냉매순환라인(R)을 폐쇄하게 된다.

이로인해, 에어컨 모드시에는 상기 실외열교환기(135)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 유동하게 되지만, 히트펌프 모드시(난방모드시)에는 상기 실외열교환기(135)를 통과한 냉매가 상기 냉매 바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 곧바로 유동하여 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.

그리고, 상기 실외열교환기(135)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 배치되어 상기 냉매순환라인(R)과 연결되는 것으로서, 즉, 상기 제1팽창수단(125)과 제2팽창수단 사이의 냉매순환라인(R)에 연결되어 상기 제1팽창수단(125)의 출구측 냉매와 차량의 연료 전지 스택(200)을 순환하는 냉각수 및 차량의 전장품(300)을 순환하는 냉각수를 열교환시키게 되며, 에어컨 모드시에는 냉매를 응축시키고 히트펌프 모드시에는 냉매를 증발시키게 된다.

이러한 실외열교환기(135)는, 차량의 연료 전지 스택(200)을 순환하는 냉각수와 차량의 전장품(300)을 순환하는 냉각수 및 상기 제1팽창수단(125)에서 배출된 냉매를 상호 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기(130)로 이루어진다.

또한, 상기 차량 전장품(300)을 순환하는 냉각수를 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)측으로 공급하기 위해, 상기 차량 전장품(300)과 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)를 연결하는 제1냉각수순환라인(W1)이 설치되고,

상기 연료 전지 스택(200)을 순환하는 냉각수를 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)측으로 공급하기 위해, 상기 연료 전지 스택(200)과 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)를 연결하는 제2냉각수순환라인(W2)이 설치된다.

상기 냉매-냉각수 열교환기(130)는, 상기 제1팽창수단(125)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(131)와, 상기 차량 전장품(300)의 제1냉각수순환라인(W1)과 연결되어 차량 전장품(300)을 순환하는 냉각수가 유동하는 제1냉각수 열교환부(132)와, 상기 연료 전지 스택(200)의 제2냉각수순환라인(W2)과 연결되어 연료 전지 스택(200)을 순환하는 냉각수가 유동하는 제2냉각수 열교환부(133)로 구성되어, 상기 냉매 열교환부(131)의 냉매와 상기 제1,2냉각수 열교환부(132,133)의 냉각수를 상호 열교환시키게 된다.

상기 냉매-냉각수 열교환기(130)는 다양한 구조로 구성할 수 있으며, 일예로, 냉각수 유로와 냉매 유로가 적층되는 판형 열교환기 형태로 구성할 수 있다.

한편, 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)의 냉매 열교환부(131)는, 에어컨 모드시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 히트펌프 모드시(난방모드시)에는 상기 실내열교환기(110)와 상반되는 증발기 역할을 하게 된다.

아울러, 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)를 통해 히트펌프 모드시 연료 전지 스택(200)을 순환하는 냉각수로 부터 폐열을 회수함으로써 난방성능을 향상시킬 수 있음은 물론 실외온도가 저온일 경우에도 히트펌프 모드를 작동할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 제1냉각수순환라인(W1)에는, 상기 차량 전장품(300)을 통과하면서 가열된 냉각수를 냉각하는 제1라디에이터(310)와, 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 따라 냉각수를 순환시키는 제1워터펌프(P1)가 설치된다.

따라서, 상기 제1워터펌프(P1)의 작동에 의해 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 순환하는 냉각수는 상기 전장품(300)을 통과하면서 가열되고, 이렇게 가열된 냉각수가 상기 제1라디에이터(310)를 유동하면서 공기와의 열교환에 의해 냉각되어 상기 전장품(300)을 냉각하게 된다.

한편, 상기 차량 전장품(300)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 및 전력분배기 등이 있다.

그리고, 상기 제2냉각수순환라인(W2)에는, 상기 연료 전지 스택(200)을 통과하면서 가열된 냉각수를 냉각하는 제2라디에이터(210)와, 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 따라 냉각수를 순환시키는 제2워터펌프(P2)와, 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 순환하는 냉각수가 상기 제2라디에이터(210)을 바이패스하도록 하는 냉각수바이패스라인(W3)과, 상기 제2냉각수순환라인(W2)과 냉각수바이패스라인(W3)의 분기지점에 설치되어 냉각수의 유동방향을 전환하는 냉각수방향전환밸브(230)가 설치된다.

상기 냉각수바이패스라인(W3)은, 상기 제2냉각수순환라인(W2)에 병렬로 설치된다.

상기 제2냉각수순환라인(W2)을 유동하는 냉각수는, 상기 연료 전지 스택(200)을 통과하면서 가열되어 냉각수의 온도가 상승하게 된다.

이처럼, 상기 연료 전지 스택(200)을 순환하면서 가열된 냉각수(폐열)를 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)로 공급하여 냉매와 열교환시킴으로써, 난방성능을 향상할 수 있고, 히트펌프 모드 및 에어컨 모드시 상기 연료 전지 스택(200)의 폐열을 활용할 수 있다.

아울러, 상기 연료 전지 스택(200)의 높은 폐열을 활용함으로써, 기존의 PTC히터를 삭제하여 소비 전력을 줄이고 연비도 향상할 수 있다.

또한, 상기 연료 전지 스택(200)의 온도가 낮은 경우에는 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 유동하는 냉각수가 상기 냉각수바이패스라인(W3)을 통해 상기 제2라디에이터(210)를 바이패스 하도록 하며, 물론 상기 연료 전지 스택(200)의 온도가 높은 경우에는 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 유동하는 냉각수가 상기 제2라디에이터(210)로 유동하도록 하여 공기와의 열교환을 통해 냉각수의 온도를 낮추어 연료 전지 스택(200)을 냉각하게 된다.

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.

상기 어큐뮬레이터(170)는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 제어부(190)는, 히트펌프 모드시 상기 압축기(100)의 회전수에 따라 상기 전자 팽창밸브(120)의 개도량을 가변 제어하게 된다.

좀더 상세히 설명하면, 상기 제어부(190)는, 상기 압축기(100)의 회전수별로 상기 실내열교환기(110)의 목표 과냉도(Sub Cool)를 설정하고, 상기 목표 과냉도로 상기 전자 팽창밸브(120)의 개도량을 제어하는 것이다.

즉, 상기 전자 팽창밸브(120)의 홀(121) 개도량을 제어하는데 있어, 증발기(160) 전단의 팽창밸브처럼 과열도로 제어하는 것이 아니라 상기 실내열교환기(110)의 과냉도로 제어하는 것이다.

또한, 히트펌프(난방) 모드이므로, 외기 온도는 -10℃ ~ 15℃ 조건에서 압축기(100) 회전수별 실내열교환기(110)의 목표 과냉도로 제어하게 된다.

여기서, 상기 실내열교환기(110)의 과냉도로 전자 팽창밸브(120)의 개도량을 제어하는 이유는, 종래기술에서 언급한 바와 같이, 과열도의 경우 냉매를 모두 기상으로 변환하여 압축기(100)에 안정적으로 공급하는 역할을 하는 어큐뮬레이터(170)에 의해 과열도 특성이 나타나지 않아 제어가 불가능하며, 히트펌프(난방) 모드의 경우에는 실제 사용하는 부분이 실내열교환기(110)로서, 이는 히트펌프 시스템에서 응축기 역할을 하기 때문에 실내열교환기(110)의 과냉도 제어를 통해 실내열교환기(110)의 방열량 및 효율(COP)을 직접적으로 최적화 할 수 있는 것이다.

이처럼, 상기 압축기(100)의 회전수에 따른 실내열교환기(110)의 목표 과냉도로 전자 팽창밸브(120)의 개도량을 조절함으로써, 상기 실내열교환기(110)의 최적 방열량 및 효율(COP)을 확보할 수 있는 것이다.

이때, 상기 실내열교환기(110)의 효율(COP)이 급격히 떨어지기 전 시점을 정하여 목표 과냉도로 설정하여 제어함으로써 실내열교환기(110)의 효율(COP)을 높게 가져갈 수 있고, 동등 압축기(100) 회전수에서 방열량 개선으로 연비 효율을 높일 수 있다.

그리고, 상기 제어부(190)는,

상기 압축기(100)의 회전수가 0 초과 1500RPM 이하이면 상기 목표 과냉도는 10℃로 설정하고,

상기 압축기(100)의 회전수가 1500RPM 초과 3000RPM 이하이면 상기 목표 과냉도는 15℃로 설정하며,

상기 압축기(100)의 회전수가 3000RPM 초과 하면 상기 목표 과냉도는 25℃로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 히트펌프(난방) 모드시, 외기 온도 및 실차 냉각수 온도 범위에서 상기 압축기(100)의 회전수 범위별로 실내열교환기(110)의 목표 과냉도 제어를 하되, 해당 목표 과냉도를 유지 및 도달하기 위해 상기 전자 팽창밸브(120)의 개도량을 조절하는 것이다.

한편, 상기 실내열교환기(110)의 과냉도는, 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)에 설치된 PT센서(111)로 측정하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 작용을 설명하기로 한다.

가. 에어컨 모드(냉방 모드)(도 2)

에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 도 2와 같이, 상기 제1팽창수단(125)은 미팽창 작용을 하게 되고, 상기 제2팽창수단(140)은 팽창작용을 하게 되며, 상기 냉매방향전환밸브(180)에 의해 냉매 바이패스라인(R1)이 폐쇄된다.

또한, 상기 제1워터펌프(P1)가 가동하여 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 순환하는 냉각수가 상기 전장품(300)과 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)의 제1냉각수 열교환부(132) 및 제1라디에이터(310)를 순환하게 되고,

상기 제2워터펌프(P2)가 가동하여 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 순환하는 냉각수가 상기 연료 전지 스택(200)과 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)의 제2냉각수 열교환부(133) 및 제2라디에이터(210)를 순환하게 된다.

한편, 최대 냉방시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 통과하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 냉각된 후 실내열교환기(110)를 바이패스 하여 차실내로 공급됨으로써, 차실내를 냉방하게 된다.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)로 공급된다.

상기 실내열교환기(110)로 공급된 냉매는, 도 2와 같이 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)측 통로를 폐쇄하고 있으므로 공기와 열교환하지 않고 곧바로 상기 제1팽창수단(125)을 통과하여 냉매-냉각수 열교환기(130)측으로 유동하게 된다.

상기 냉매-냉각수 열교환기(130)로 유입된 냉매는 냉매 열교환부(131)를 통과하면서 상기 제1냉각수 열교환부(132) 및 제2냉각수 열교환부(133)를 유동하는 냉각수와 열교환하여 응축(냉각)된다.

계속해서, 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)에 배출된 냉매는 상기 제2팽창수단(140)을 통과하면서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)로 유입된다.

상기 증발기(160)로 유입된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 되며, 이처럼 냉각된 공기가 차량 실내로 공급되어 냉방하게 된다.

이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

나. 히트펌프 모드의 난방모드(도 3)

히트펌프 모드의 난방모드는, 도 3과 같이, 상기 제1팽창수단(125)은 팽창 작용을 하고, 상기 제2팽창수단(140)이 폐쇄(미팽창)되며, 상기 냉매방향전환밸브(180)에 의해 냉매 바이패스라인(R1)이 개방된다.

또한, 상기 제1워터펌프(P1)가 가동하여 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 순환하는 냉각수가 상기 전장품(300)과 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)의 제1냉각수 열교환부(132) 및 제1라디에이터(310)를 순환하게 되고,

상기 제2워터펌프(P2)가 가동하여 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 순환하는 냉각수가 상기 연료 전지 스택(200)과 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)의 제2냉각수 열교환부(133) 및 제2라디에이터(210)를 순환하게 된다.

그리고, 최대난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.

상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제1팽창수단(125)을 통과하게 되는데, 이때 제1팽창수단(125)의 홀(121)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 증발기 역할을 하는 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)로 공급된다.

상기 냉매-냉각수 열교환기(130)로 유입된 냉매는 냉매 열교환부(131)를 통과하면서 상기 제1,2냉각수 열교환부(132,133)를 유동하는 냉각수와 열교환하여 증발된다.

계속해서, 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)에서 배출된 냉매는 상기 냉매 바이패스라인(R1)을 통해 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

상기의 과정에서, 상기 제어부(190)는, 상기 압축기(100)의 회전수에 따른 실내열교환기(110)의 목표 과냉도로 상기 제1팽창수단(120)의 홀(121) 개도량을 제어하게 된다.

다. 히트펌프 모드의 제습 난방모드(도 4)

히트펌프 모드의 제습 난방모드는, 도 3의 히트펌프 모드의 난방모드로 작동 중에 차실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.

상기 제습 난방모드시에는, 에어컨 모드로 전환하여 차실내 제습을 수행하고, 상기 실내열교환기(110)를 통해 난방을 수행하게 된다.

그리고, 제습 난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각(제습)된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 제습 난방하게 된다.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)로 공급된다.

상기 실내열교환기(110)로 공급된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.

이후, 상기 제1팽창수단(125)을 통과하여 냉매-냉각수 열교환기(130)측으로 유동하게 된다.

상기 냉매-냉각수 열교환기(130)로 유입된 냉매는 냉매 열교환부(131)를 통과하면서 상기 제1냉각수 열교환부(132) 및 제2냉각수 열교환부(133)를 유동하는 냉각수와 열교환하여 응축(냉각)된다.

계속해서, 상기 냉매-냉각수 열교환기(130)에 배출된 냉매는 상기 제2팽창수단(140)을 통과하면서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)로 유입된다.

상기 증발기(160)로 유입된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발하게 되며, 상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되고, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.

이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

100: 압축기 110: 실내열교환기
120: 전자 팽창밸브 121: 홀
122: 팽창유로 123: 바이패스유로
125: 제1팽창수단 130: 냉매-냉각수 열교환기
131: 냉매 열교환부 132: 제1냉각수 열교환부
133: 제2냉각수 열교환부 135: 실외열교환기
140: 제2팽창수단
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
180: 냉매방향전환밸브 190: 제어부
200: 연료 전지 스택 210: 제1라디에이터
230: 냉각수방향전환밸브
300: 전장품 310: 제2라디에이터
P1: 제1워터펌프 P2: 제2워터펌프
R: 냉매순환라인 R1: 냉매 바이패스라인
W1: 제1냉각수순환라인 W2: 제2냉각수순환라인
W3: 냉각수 바이패스라인

Claims (10)

1. 냉매순환라인(R)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100)와, 공조케이스(150)의 내부에 설치되어 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기(110)와, 공조케이스(150)의 내부에 설치되어 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기(160)와, 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)에 설치되어 히트펌프 모드시 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단(125)과, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)에 설치되어 에어컨 모드시 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단(140)과, 상기 제1팽창수단(125)과 제2팽창수단(140) 사이의 냉매순환라인(R)에 설치되어 에어컨 모드시에는 냉매를 응축시키고 히트펌프 모드시에는 냉매를 증발시키는 실외열교환기(135)를 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서,
   상기 제1팽창수단은 제어부(190)의 제어 신호에 의해 홀(121)의 개도량이 조절되어 냉매 유량이 조절되는 전자 팽창밸브(120)로 이루어지고, 상기 제어부(190)는 히트펌프 모드시 상기 압축기(100)의 회전수에 따라 상기 전자 팽창밸브(120)의 개도량을 가변 제어하며,
   상기 제어부(190)는,
   에어컨 모드시 증발기(160) 전단의 제2팽창수단(140)의 개도량을 증발기(160)의 목표 과열도(Sub Heat)로 제어하고,
   히트펌프 모드시 상기 압축기(100)의 회전수별로 상기 실내열교환기(110)의 목표 과냉도(Sub Cool)를 설정하며, 상기 목표 과냉도로 상기 전자 팽창밸브(120)의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부(190)는,
   상기 압축기(100)의 회전수가 0 초과 1500RPM 이하이면 상기 목표 과냉도는 10℃로 설정하고,
   상기 압축기(100)의 회전수가 1500RPM 초과 3000RPM 이하이면 상기 목표 과냉도는 15℃로 설정하며,
   상기 압축기(100)의 회전수가 3000RPM 초과 하면 상기 목표 과냉도는 25℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 실외열교환기(135)는, 차량의 연료 전지 스택(200)을 순환하는 냉각수와 차량의 전장품(300)을 순환하는 냉각수 및 상기 제1팽창수단(125)에서 배출된 냉매를 상호 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기(130)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉매-냉각수 열교환기(130)는,
   상기 제1팽창수단(125)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(131)와,
   상기 차량 전장품(300)과 제1냉각수순환라인(W1)으로 연결되어 차량 전장품(300)을 순환하는 냉각수가 유동하는 제1냉각수 열교환부(132)와,
   상기 연료 전지 스택(200)과 제2냉각수순환라인(W2)으로 연결되어 연료 전지 스택을 순환하는 냉각수가 유동하는 제2냉각수 열교환부(133)로 구성되어,
   상기 냉매 열교환부(131)의 냉매와 상기 제1,2냉각수 열교환부(132,133)의 냉각수를 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1냉각수순환라인(W1)에는, 상기 차량 전장품(300)을 통과하면서 가열된 냉각수를 냉각하는 제1라디에이터(310)와, 상기 제1냉각수순환라인(W1)을 따라 냉각수를 순환시키는 제1워터펌프(P1)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2냉각수순환라인(W2)에는, 상기 연료 전지 스택(200)을 통과하면서 가열된 냉각수를 냉각하는 제2라디에이터(210)와, 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 따라 냉각수를 순환시키는 제2워터펌프(P2)와, 상기 제2냉각수순환라인(W2)을 순환하는 냉각수가 상기 제2라디에이터(210)을 바이패스하도록 하는 냉각수바이패스라인(W3)과, 상기 제2냉각수순환라인(W2)과 냉각수바이패스라인(W3)의 분기지점에 설치되어 냉각수의 유동방향을 전환하는 냉각수방향전환밸브(230)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매순환라인(R)에는, 상기 실외열교환기(135)에서 배출된 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하도록 냉매 바이패스라인(R1)이 병렬로 설치되고,
   상기 냉매 바이패스라인(R1)과 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 냉매의 유동방향을 전환하는 냉매방향전환밸브(180)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자 팽창밸브(120)는, 상기 홀(121)을 통과한 팽창 냉매가 유동하는 팽창유로(122)와, 상기 홀(121)을 바이패스하는 냉매가 유동하는 바이패스유로(123)와, 상기 제어부(190)의 제어 신호에 의해 에어컨 모드시에는 상기 바이패스유로(123)를 개방하고 히트펌프 모드시에는 상기 압축기(100)의 회전수에 따라 상기 홀(121)의 개도량을 조절하는 밸브부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)에는, 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 상기 압축기(100)로 기상 냉매를 공급하는 어큐뮬레이터(170)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.

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