KR102495460B1 - Cooling and heating system for electrical vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은, 전장부품의 폐열량, 차실의 난방 부하 및 외기의 온도에 따라 냉각수 방열유로 개폐수단과 냉매 응축유로 개폐수단의 작동을 제어하여 운전 모드를 다르게 수행함으로써, 에너지 이용 효율을 극대화시킬 수 있다. 또한, 난방 운전시 뿐만 아니라 냉방 운전시에도 제1,2내부 열교환기에서 냉매와 냉각수의 열교환이 이루어짐으로써, 냉매 사이클과 냉각수 사이클의 열적 연계를 강화시켜 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 난방 운전이고, 전장부품의 폐열량은 충분하나, 외부 열교환기의 활용이 불가능한 조건일 때, 냉각수 사이클을 2개의 개별적이니 제1,2냉각수 사이클로 구분하여 구동시킴으로써, 냉매의 응축 열량은 제2내부 열교환기를 통해 제1냉각수 사이클로부터 확보하고, 냉매의 증발 열량은 제1내부 열교환기를 통해 제2냉각수 사이클로부터 확보할 수 있다. The cooling and heating system for an electric vehicle according to the present invention performs different operation modes by controlling the operation of the cooling water heat dissipation flow path opening and closing means and the refrigerant condensation flow path opening and closing means according to the amount of waste heat of electric components, the heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air. Energy efficiency can be maximized. In addition, heat exchange between the refrigerant and the cooling water is performed in the first and second internal heat exchangers not only during the heating operation but also during the cooling operation, thereby enhancing thermal linkage between the refrigerant cycle and the cooling water cycle, thereby improving efficiency. In addition, when the heating operation is in operation and the amount of waste heat of electrical components is sufficient, but the use of an external heat exchanger is impossible, the condensation heat of the refrigerant is reduced by dividing the cooling water cycle into two separate first and second cooling water cycles. 2 It is secured from the first cooling water cycle through the internal heat exchanger, and the evaporation heat of the refrigerant can be secured from the second cooling water cycle through the first internal heat exchanger.
Description
본 발명은 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전장부품의 폐열량, 외부 열교환기의 착상 여부 및 요구 부하에 따라 냉매와 냉각수의 흐름을 다르게 제어함으로써, 에너지 이용 효율을 향상시킬 수 있는 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling and heating system for an electric vehicle, and more particularly, can improve energy use efficiency by controlling the flow of refrigerant and cooling water differently according to the amount of waste heat of electrical components, whether or not an external heat exchanger is installed, and the required load. It relates to a heating and cooling system for an electric vehicle.
일반적으로 내연기관 차량의 냉난방 시스템은 차실을 냉방하기 위한 냉방 시스템과, 차실을 난방하기 위한 난방 시스템을 포함한다. In general, a cooling and heating system of an internal combustion engine vehicle includes a cooling system for cooling a vehicle cabin and a heating system for heating the vehicle cabin.
종래의 냉방 시스템은 냉매 사이클을 순환하는 냉매를 이용해 외기를 냉각시켜, 냉각된 공기를 차실로 공급하여 차실을 냉방하도록 구성된다. 난방 시스템은 엔진을 냉각시키기 위한 냉각수 사이클의 냉각수의 열을 이용해 외기를 가열하여, 가열된 온기를 차실로 공급하여 차실을 난방하도록 구성된다. A conventional cooling system is configured to cool the interior air by using a refrigerant circulating in a refrigerant cycle and supplying the cooled air to the interior compartment. The heating system heats outside air using heat of cooling water of a cooling water cycle for cooling an engine, and supplies the heated warmth to a vehicle interior to heat the vehicle interior.
그러나, 전기모터로 구동하는 전기자동차는 내연기관 차량에 비해 난방 열원의 확보가 어려운 문제점이 있다. However, an electric vehicle driven by an electric motor has a problem in that it is difficult to secure a heating source compared to an internal combustion engine vehicle.
최근에는 전기자동차의 냉난방 시스템에서 냉각수와 냉매를 열교환시키는 내부 열교환기를 도입하여, 모터의 폐열을 냉매로 전달하여 압축기의 소비동력을 감소시키는 기술이 개발되었다. 그러나, 종래의 내부 열교환기는 냉방 운전시에는 아무런 역할을 하지 못하고 오히려 냉매의 차압 손실(pressure drop)이 일어나는 문제점이 있다. Recently, a technology for reducing power consumption of a compressor by transferring waste heat from a motor to a refrigerant by introducing an internal heat exchanger for exchanging heat between cooling water and a refrigerant in a heating and cooling system of an electric vehicle has been developed. However, the conventional internal heat exchanger does not play any role during the cooling operation, and rather has a problem in that a pressure drop of the refrigerant occurs.
본 발명의 목적은, 에너지 이용 효율을 보다 향상시킬 수 있는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a cooling and heating system for an electric vehicle capable of further improving energy use efficiency.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매와 외기를 열교환시키는 외부 열교환기, 차실의 냉방 운전시 냉매를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시키기 위한 증발기, 상기 차실의 난방 운전시 냉매를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시키기 위한 응축기를 포함하는 히트펌프와; 전장부품을 냉각시킨 냉각수를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시켜, 차실을 난방시키기 위한 히터 코어와; 상기 전장부품을 냉각시킨 냉각수를 외기와 열교환시켜, 냉각수의 열을 외기에 방열하는 저온 방열기와; 상기 전장부품과 상기 저온 방열기 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매와 열교환시켜, 냉매를 증발시키는 제1내부 열교환기와; 상기 제1내부 열교환기와 상기 히터 코어 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기에서 토출된 냉매와 열교환시켜, 냉매를 응축시키는 제2내부 열교환기와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉각수 방열유로와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 히터 코어의 흡입측으로 연결된 제2냉각수 방열유로와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 저온 방열기의 흡입측으로 연결된 제3냉각수 방열유로와; 상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 응축기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 응축유로와; 상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 제2내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제2냉매 응축유로와; 상기 제1냉각수 방열유로, 상기 제2냉각수 방열유로 및 상기 제3냉각수 방열유로를 선택적으로 개폐하는 냉각수 방열유로 개폐수단과; 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 응축유로 개폐수단과; 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 냉각수 방열유로 개폐수단과 상기 냉매 응축유로 개폐수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.An electric vehicle cooling and heating system according to the present invention includes a compressor for compressing refrigerant, an external heat exchanger for heat exchange between the refrigerant and outside air, an evaporator for heat exchange of refrigerant with air flowing into the vehicle cabin during cooling operation of the vehicle cabin, and a heat pump including a condenser for exchanging heat between the refrigerant and the air flowing into the vehicle during heating operation; a heater core for heating the vehicle interior by exchanging heat with the air flowing into the vehicle compartment from the cooling water that cooled the electrical components; a low-temperature radiator for exchanging heat with the outside air to cool the electric component and dissipating the heat of the cooling water to the outside air; a first internal heat exchanger for evaporating the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant before flowing into the compressor; a second internal heat exchanger for condensing the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant discharged from the compressor; a first cooling water heat dissipation passage branched from the cooling water discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the first internal heat exchanger; a second coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the heater core; a third coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the low-temperature radiator; a first refrigerant condensing passage branched from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the condenser; a second refrigerant condensing passage branched off from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the second internal heat exchanger; a cooling water radiating flow path opening and closing means for selectively opening and closing the first coolant radiating flow path, the second coolant radiating flow path, and the third coolant radiating flow path; a refrigerant condensation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage; and a control unit controlling operations of the cooling water heat dissipation flow path opening/closing means and the refrigerant condensation flow path opening/closing means according to at least one of a temperature of the cooling water discharged from the electric component, a heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air.
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은, 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함한다.The means for opening and closing the cooling water heat dissipation flow path may include a first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat dissipation flow path diverges from the coolant discharge flow path of the electric component; and a second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electric component.
상기 히터 코어의 토출측과 상기 제2내부 열교환기의 흡입측을 연결하는 제1냉각수 순환유로와, 상기 제2내부 열교환기의 토출측과 상기 전장부품의 흡입측을 연결하는 제2냉각수 순환유로와, 상기 제1내부 열교환기의 토출측과 상기 제1냉각수 순환유로를 연결하는 제3냉각수 순환유로와, 상기 제3냉각수 순환유로에서 분기되어 상기 저온 방열기의 흡입측에 연결되어, 상기 제1내부 열교환기에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 안내하는 제4냉각수 순환유로와, 상기 제2냉각수 순환유로에 설치된 제1냉각수 펌프와, 상기 제4냉각수 순환유로에 설치된 제2냉각수 펌프와, 상기 제3냉각수 순환유로에서 상기 제4냉각수 순환유로가 분기되는 지점에 설치된 제3냉각수 삼방밸브를 더 포함한다.A first cooling water circulation passage connecting the discharge side of the heater core and the suction side of the second internal heat exchanger, and a second cooling water circulation passage connecting the discharge side of the second internal heat exchanger and the suction side of the electric component; A third cooling water circulation passage connecting the discharge side of the first internal heat exchanger and the first cooling water circulation passage, branched from the third cooling water circulation passage and connected to the suction side of the low-temperature radiator, the first internal heat exchanger A fourth cooling water circulation passage for guiding the cooling water from the cooling water to the low-temperature radiator, a first cooling water pump installed in the second cooling water circulation passage, a second cooling water pump installed in the fourth cooling water circulation passage, and the third cooling water circulation A third cooling water three-way valve is installed at a point where the fourth cooling water circulation path diverges from the flow path.
상기 냉매 응축유로 개폐수단은, 상기 압축기의 토출유로에서 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐시키는 제1냉매 삼방밸브를 포함한다.The refrigerant condensing passage opening and closing means is installed at a point where the first refrigerant condensing passage and the second refrigerant condensing passage diverge from the discharge passage of the compressor, and selectively switches the first refrigerant condensing passage and the second refrigerant condensing passage. It includes a first refrigerant three-way valve that opens and closes.
상기 히트펌프는, 상기 난방 운전시 상기 제2내부 열교환기와 상기 응축기 중 어느 하나에서 응축되고 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와, 상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 증발유로와, 상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 외부 열교환기로 연결된 제2냉매 증발유로와, 상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 증발유로 개폐수단을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도에 따라 상기 냉매 증발유로 개폐수단의 작동을 제어한다.The heat pump is branched from an expansion valve for heating, which expands the refrigerant condensed and discharged from either the second internal heat exchanger or the condenser during the heating operation, and a refrigerant discharge path of the expansion valve for heating, to supply the first internal heat exchanger. A first refrigerant evaporation passage connected to the suction side of the heating, a second refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the heating expansion valve and connected to the external heat exchanger, and the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage selectively. A refrigerant evaporation path opening/closing unit may be further included, and the control unit controls operation of the refrigerant evaporation path opening/closing unit according to the temperature of the cooling water discharged from the electric component, the heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air.
상기 냉매 증발유로 개폐수단은, 상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉매 삼방밸브를 포함한다. The refrigerant evaporation passage opening and closing means includes a second refrigerant three-way valve installed at a point where the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage diverge from the refrigerant discharge passage of the heating expansion valve.
상기 히트펌프는, 상기 외부 열교환기와 상기 제1내부 열교환기를 연결하는 외부 열교환기 냉매 토출유로와, 상기 제1내부 열교환기와 상기 압축기를 연결하는 제1내부 열교환기 냉매 토출유로와, 상기 외부 열교환기 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기 냉매 토출유로에 연결되어, 상기 냉방 운전시 상기 제1내부 열교환기를 바이패스하도록 형성된 제1내부 열교환기 바이패스유로와, 상기 제1내부 열교환기 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 증발기에 연결되어, 상기 냉방 운전시 냉매를 상기 증발기로 안내하는 증발기 흡입유로와, 상기 증발기 흡입유로에 설치되어, 상기 냉방 운전시 냉매를 팽창시키는 냉방용 팽창밸브를 더 포함한다.The heat pump includes an external heat exchanger refrigerant discharge passage connecting the external heat exchanger and the first internal heat exchanger, a first internal heat exchanger refrigerant discharge passage connecting the first internal heat exchanger and the compressor, and the external heat exchanger A first internal heat exchanger bypass passage branched off from the refrigerant discharge passage and connected to the refrigerant discharge passage of the first internal heat exchanger to bypass the first internal heat exchanger during the cooling operation, and the first internal heat exchanger refrigerant An evaporator suction passage branched from the discharge passage and connected to the evaporator to guide the refrigerant to the evaporator during the cooling operation, and an expansion valve for cooling installed in the evaporator suction passage to expand the refrigerant during the cooling operation. do.
상기 히트펌프는, 상기 제2내부 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 난방용 팽창밸브를 바이패스하도록 형성되어, 상기 냉방 운전시 냉매가 상기 난방용 팽창밸브를 바이패스하도록 안내하는 난방용 팽창밸브 바이패스유로와, 상기 난방용 팽창밸브 바이패스유로에 설치되어, 상기 난방 운전시 냉매가 유입되는 것을 차단하는 냉방용 체크밸브를 더 포함한다.The heat pump is branched from a flow path connecting the second internal heat exchanger and the expansion valve for heating and is formed to bypass the expansion valve for heating, and guides the refrigerant to bypass the expansion valve for heating during the cooling operation. It further includes an expansion valve bypass flow path and a cooling check valve installed in the expansion valve bypass flow path for heating to block the flow of refrigerant during the heating operation.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 이상인 제1운전모드시,상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하여, 상기 전장부품에서 나온 냉각수가 상기 제1내부 열교환기로 유입되도록 한다.In the heating operation, the first operation in which the temperature of the cooling water discharged from the electric component is less than the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is equal to or greater than the preset heating load, and the temperature of the outside air is equal to or greater than the preset external temperature mode, the control unit controls the first coolant three-way valve to open the first coolant heat dissipation flow path and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation flow path and the third coolant heat dissipation flow path. , the cooling water discharged from the electric component is introduced into the first internal heat exchanger.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 이상인 제2운전 모드시, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하여, 상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 히터 코어로 유입되도록 한다.In the heating operation, the second operation in which the temperature of the coolant discharged from the electric component is equal to or higher than the preset set coolant temperature, the heating load of the vehicle compartment is equal to or higher than the preset set heating load, and the temperature of the outside air is equal to or higher than the preset set external temperature mode, the control unit controls the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path, and the second coolant three-way valve to open the second coolant heat dissipation flow path and to block the third coolant heat dissipation flow path. control so that the cooling water discharged from the electric component flows into the heater core.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제3운전 모드시, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 펌프와 상기 제2냉각수 펌프를 모두 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시켜, 상기 전장부품의 냉각수 토출유로로 나온 냉각수를 상기 히터 코어와 상기 제2내부 열교환기를 차례로 통과시킨 후 상기 전장부품으로 순환시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브가 상기 제4냉각수 순환유로를 개방시켜, 상기 제1내부 열교환기를 통과한 냉각수를 상기 저온 방열기를 통과시킨 후 상기 제1내부 열교환기로 순환시킨다.A third operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is equal to or higher than a preset set cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is equal to or higher than the preset set heating load, and the temperature of the outside air is lower than the preset set external temperature mode, the control unit operates both the first coolant pump and the second coolant pump, the first coolant three-way valve blocks the first coolant heat dissipation passage, and the second coolant three-way valve operates the second coolant three-way valve. The cooling water heat dissipation flow path is opened and the third coolant heat dissipation flow path is shielded so that the cooling water discharged from the cooling water discharge flow path of the electric component is passed through the heater core and the second internal heat exchanger in turn and then circulated to the electrical component. 3 A three-way coolant valve opens the fourth coolant circulation passage, and the coolant that has passed through the first internal heat exchanger passes through the low-temperature radiator and is circulated to the first internal heat exchanger.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제4운전 모드시, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하고, 상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 차폐시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 차폐시키도록 제어하여, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 응축기와 상기 난방용 팽창밸브를 통과한 후 상기 제1내부 열교환기를 통과하도록 한다.A fourth operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is less than the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is greater than or equal to the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature. mode, the control unit controls the first coolant three-way valve to open the first coolant heat discharge passage and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage; The first refrigerant three-way valve opens the first refrigerant condensation passage and controls the second refrigerant condensation passage to be shielded, the second refrigerant three-way valve opens the first refrigerant evaporation passage, and The second refrigerant evaporation path is controlled to be shielded so that the refrigerant discharged from the compressor passes through the condenser and the expansion valve for heating and then through the first internal heat exchanger.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만이며, 상기 외부 열교환기의 서리를 제거하도록 설정된 제5운전 모드시, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하고, 상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 개방시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 개방시키도록 제어하고, 상기 난방용 팽창밸브는 차폐시키고, 상기 냉방용 체크밸브는 개방시켜, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 제1내부 열교환기를 통과한 후 상기 외부 열교환기로 유입되도록 한다.In the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is less than the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is greater than or equal to the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature, In the fifth operation mode set to remove frost from the external heat exchanger, the control unit causes the first coolant three-way valve to block the first coolant heat discharge flow path, and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat discharge flow path. control to open the third coolant heat dissipation passage and block the first refrigerant three-way valve, block the first refrigerant condensation passage and open the second refrigerant condensation passage, and control the second refrigerant three-way valve A valve is controlled to block the first refrigerant evaporation passage and open the second refrigerant evaporation passage, to close the expansion valve for heating, and to open the check valve for cooling, so that the refrigerant discharged from the compressor After passing through the first internal heat exchanger, it is introduced into the external heat exchanger.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 이상인 제6운전 모드시, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하고, 상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 차폐시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 개방시키도록 제어한다.A sixth operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is equal to or higher than the set cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is less than the preset heating load, and the temperature of the outside air is equal to or higher than the preset set outdoor temperature. mode, the control unit controls the first coolant three-way valve to open the first coolant heat discharge passage and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage; The first refrigerant three-way valve opens the first refrigerant condensation passage and controls the second refrigerant condensation passage to be shielded, the second refrigerant three-way valve closes the first refrigerant evaporation passage, and 2 The refrigerant evaporation path is controlled to open.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제7운전 모드시, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 차폐시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 개방시키도록 제어하여, 상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 유입되도록 한다.A seventh operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is greater than or equal to the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is less than the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature. mode, the control unit causes the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path, and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation flow path and open the third coolant heat dissipation flow path. control so that the cooling water discharged from the electric component flows into the low-temperature radiator.
본 발명의 다른 측면에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매와 외기를 열교환시키는 외부 열교환기, 차실의 냉방 운전시 냉매를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시키기 위한 증발기, 상기 차실의 난방 운전시 냉매를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시키기 위한 응축기를 포함하는 히트펌프와; 전장부품을 냉각시킨 냉각수를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시켜, 차실을 난방시키기 위한 히터 코어와; 상기 전장부품을 냉각시킨 냉각수를 외기와 열교환시켜, 냉각수의 열을 외기에 방열하는 저온 방열기와; 상기 전장부품과 상기 저온 방열기 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매와 열교환시켜, 냉매를 증발시키는 제1내부 열교환기와; 상기 제1내부 열교환기와 상기 히터 코어 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기에서 토출된 냉매와 열교환시켜, 냉매를 응축시키는 제2내부 열교환기와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉각수 방열유로와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 히터 코어의 흡입측으로 연결된 제2냉각수 방열유로와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 저온 방열기의 흡입측으로 연결된 제3냉각수 방열유로와; 상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 응축기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 응축유로와; 상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 제2내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제2냉매 응축유로와; 상기 제1냉각수 방열유로, 상기 제2냉각수 방열유로 및 상기 제3냉각수 방열유로를 선택적으로 개폐하는 냉각수 방열유로 개폐수단과; 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 응축유로 개폐수단과; 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 냉각수 방열유로 개폐수단과 상기 냉매 응축유로 개폐수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 냉각수 방열유로 개폐수단은, 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와; 상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함하고, 상기 냉매 응축유로 개폐수단은, 상기 압축기의 토출유로에서 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐시키는 제1냉매 삼방밸브를 포함하고, 상기 히트펌프는, 상기 난방 운전시 상기 제2내부 열교환기와 상기 응축기 중 어느 하나에서 응축되고 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와, 상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 증발유로와, 상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 외부 열교환기로 연결된 제2냉매 증발유로와, 상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 증발유로 개폐수단을 더 포함하고, 상기 냉매 증발유로 개폐수단은, 상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉매 삼방밸브를 포함한다.A cooling and heating system for an electric vehicle according to another aspect of the present invention includes a compressor for compressing a refrigerant, an external heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and outside air, an evaporator for exchanging heat between the refrigerant and air flowing into the vehicle during cooling operation of the vehicle, a heat pump including a condenser for exchanging heat between the refrigerant and the air flowing into the cabin during the heating operation of the cabin; a heater core for heating the vehicle interior by exchanging heat with the air flowing into the vehicle compartment from the cooling water that cooled the electrical components; a low-temperature radiator for exchanging heat with the outside air to cool the electric component and dissipating the heat of the cooling water to the outside air; a first internal heat exchanger for evaporating the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant before flowing into the compressor; a second internal heat exchanger for condensing the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant discharged from the compressor; a first cooling water heat dissipation passage branched from the cooling water discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the first internal heat exchanger; a second coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the heater core; a third coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the low-temperature radiator; a first refrigerant condensing passage branched from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the condenser; a second refrigerant condensing passage branched off from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the second internal heat exchanger; a cooling water radiating flow path opening and closing means for selectively opening and closing the first coolant radiating flow path, the second coolant radiating flow path, and the third coolant radiating flow path; a refrigerant condensation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage; and a control unit controlling operations of the cooling water heat dissipation flow passage opening and closing means and the refrigerant condensation flow passage opening and closing means according to at least one of a temperature of the coolant discharged from the electrical component, a heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air, wherein the coolant dissipates heat. The passage opening/closing means may include a first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat dissipation passage diverges from the coolant discharge passage of the electric component; and a second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electric component, and the refrigerant condensation passage opening and closing means is provided in the discharge passage of the compressor. A first refrigerant three-way valve installed at a branching point between the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage and selectively opening and closing the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage, The pump is connected to an expansion valve for heating that expands the refrigerant condensed and discharged from one of the second internal heat exchanger and the condenser during the heating operation, and is branched from the refrigerant discharge path of the expansion valve for heating to suck the first internal heat exchanger. A first refrigerant evaporation passage connected to the side, a second refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the heating expansion valve and connected to the external heat exchanger, and selectively opening and closing the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage Further comprising a refrigerant evaporation passage opening and closing means, wherein the refrigerant evaporation passage opening and closing means is installed at a point where the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage diverge from the refrigerant discharge passage of the expansion valve for heating. contains the valve
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제7운전 모드시, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 차폐시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 개방시키도록 제어하여, 상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 유입되도록 하고, 상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 차폐시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 차폐시키도록 제어한다.A seventh operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is greater than or equal to the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is less than the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature. mode, the control unit causes the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path, and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation flow path and open the third coolant heat dissipation flow path. control so that the coolant from the electric component flows into the low-temperature radiator, the first refrigerant three-way valve opens the first refrigerant condensation passage, and controls the second refrigerant condensation passage to be shielded; A two-refrigerant three-way valve is controlled to open the first refrigerant evaporation passage and to close the second refrigerant evaporation passage.
상기 냉방 운전이면, 상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 차폐시키고, 상기 제3냉각수 방열유로는 개방시키도록 제어하여, 상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 유입되도록 하고, 상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 개방시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 차폐시키도록 제어하여, 상기 압축기에서 나온 냉매를 상기 제2내부 열교환기로 유입되도록 한다.In the cooling operation, the control unit causes the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path, the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation flow path, and the third coolant heat dissipation flow path to controlled to open, so that the coolant from the electric component flows into the low-temperature radiator, and the first refrigerant three-way valve blocks the first refrigerant condensation passage and controls the second refrigerant condensation passage to open The second refrigerant three-way valve opens the first refrigerant evaporation path and closes the second refrigerant evaporation path so that the refrigerant from the compressor flows into the second internal heat exchanger.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은, 전장부품의 폐열량, 차실의 난방 부하 및 외기의 온도에 따라 냉각수 방열유로 개폐수단과 냉매 응축유로 개폐수단의 작동을 제어하여 운전 모드를 다르게 수행함으로써, 에너지 이용 효율을 극대화시킬 수 있다.The cooling and heating system for an electric vehicle according to the present invention performs different operation modes by controlling the operation of the cooling water heat dissipation flow path opening and closing means and the refrigerant condensation flow path opening and closing means according to the amount of waste heat of electric components, the heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air. Energy efficiency can be maximized.
또한, 난방 운전시 전장부품의 폐열을 흡수한 냉각수를 바로 히터 코어에 공급함으로써, 전장부품의 폐열을 난방에 직접 활용할 수 있으므로 난방 효율이 보다 향상될 수 있다.In addition, by directly supplying cooling water that has absorbed waste heat from electrical components during heating operation to the heater core, the waste heat from electrical components can be directly used for heating, so heating efficiency can be further improved.
또한, 난방 운전시 뿐만 아니라 냉방 운전시에도 제1,2내부 열교환기에서 냉매와 냉각수의 열교환이 이루어짐으로써, 냉매 사이클과 냉각수 사이클의 열적 연계를 강화시켜 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, heat exchange between the refrigerant and the cooling water is performed in the first and second internal heat exchangers not only during the heating operation but also during the cooling operation, thereby enhancing thermal linkage between the refrigerant cycle and the cooling water cycle, thereby improving efficiency.
또한, 난방 운전이고, 전장부품의 폐열량은 충분하나, 외부 열교환기의 활용이 불가능한 조건일 때, 냉각수 사이클을 2개의 개별적이니 제1,2냉각수 사이클로 구분하여 구동시킴으로써, 냉매의 응축 열량은 제2내부 열교환기를 통해 제1냉각수 사이클로부터 확보하고, 냉매의 증발 열량은 제1내부 열교환기를 통해 제2냉각수 사이클로부터 확보할 수 있다. In addition, when the heating operation is in operation and the amount of waste heat of electrical components is sufficient, but the use of an external heat exchanger is impossible, the condensation heat of the refrigerant is reduced by dividing the cooling water cycle into two separate first and second cooling water cycles. 2 It is secured from the first cooling water cycle through the internal heat exchanger, and the evaporation heat of the refrigerant can be secured from the second cooling water cycle through the first internal heat exchanger.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제1운전 모드를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제2운전 모드를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제3운전 모드를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제4운전 모드를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제5운전 모드를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제6운전 모드를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제7운전 모드를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제8운전 모드를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a first operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a second operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a third operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a fourth operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a fifth operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a sixth operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing a seventh operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an eighth operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은, 냉매가 순환하는 히트펌프, 냉각수가 순환하는 냉각수 모듈, 냉매와 냉각수를 열교환시키는 제1내부 열교환기(310)와 제2내부 열교환기(320) 및 제어부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a heat pump through which refrigerant circulates, a cooling water module through which coolant circulates, and a first
상기 히트펌프는, 압축기(101), 외부 열교환기(ODHX, Outdoor Heat exchanger)(102), 증발기(103), 응축기(104), 난방용 팽창밸브(140), 냉방용 팽창밸브(150), 냉매 유로, 냉매 응축유로 개폐수단 및 냉매 증발유로 개폐수단을 포함한다.The heat pump includes a
상기 압축기(101)는 상기 히트펌프를 순환하는 냉매를 압축시킨다. The
상기 외부 열교환기(102)는, 상기 히트펌프를 순환하는 냉매를 외기와 열교환시킨다. The
상기 증발기(103)는, 차실로 공기조화된 공기를 공급하기 위한 공기조화실(10)의 내부에 설치되어, 차실의 냉방 운전시 차실의 냉기와 냉매를 열교환시킨다.The
상기 응축기(104)는, 차실의 난방 운전시 상기 차실로 유입되는 공기와 냉매를 열교환시켜, 냉매를 응축시킨다.The
상기 난방용 팽창밸브(140)는, 차실의 난방 운전시 상기 내부 열교환기(300)에서 나온 냉매를 팽창시킨다.The
상기 공기조화실(10)의 내부에는 에어 플립(Air flip)(12)이 회전가능하게 설치되어, 냉방 운전과 난방 운전에 따라 차실로 공급되는 공기의 유로를 전환한다. An
상기 에어 플립(12)은 상기 제어부의 제어에 따라 작동되며, 난방 운전시 히터 코어(220)를 통과하는 유로를 개방하고, 냉방 운전시 상기 히터 코어(220)를 통과하는 유로를 차폐하여 상기 증발기(103)를 통과한 공기가 차실로 유입되도록 한다. The
상기 냉매 유로는, 상기 압축기(101)의 흡입유로(101a), 상기 압축기(101)의 토출유로(101b), 제1냉매 응축유로(111), 제2냉매 응축유로(112), 제2내부 열교환기 토출유로(320b), 제2내부 열교환기 바이패스유로(132), 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로(140b), 난방용 팽창밸브 바이패스유로(133), 제1냉매 증발유로(121), 제2냉매 증발유로(122), 외부 열교환기 냉매 토출유로(102b), 제1내부 열교환기 토출유로(310b), 제1내부 열교환기 바이패스유로(131), 증발기 흡입유로(103a) 및 증발기 토출유로(103b)를 포함한다. The refrigerant passage includes a
상기 압축기(101)의 흡입유로(101a)에는 어큐뮬레이터(106)가 설치된다. An
상기 압축기(101)의 토출유로(101b)는, 상기 제1냉매 응축유로(111)와 상기 제2냉매 응축유로(112)로 분기된다. The
상기 제1냉매 응축유로(111)는, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매를 상기 응축기(104)로 안내하는 유로이다. 즉, 상기 제1냉매 응축유로(111)는 상기 응축기(104)의 흡입유로이다. The first
상기 제2냉매 응축유로(112)는, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매를 상기 제2내부 열교환기(320)로 안내하는 유로이다. 즉, 상기 제2냉매 응축유로(112)는 상기 제2내부 열교환기(320)의 흡입유로이다. The second
본 실시예에서는, 상기 제1냉매 응축유로(111)와 상기 제2냉매 응축유로(112)는 상기 압축기(101)의 토출유로(101b)에서 분기된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 압축기(101)에서 나온 냉매를 상기 응축기(104)와 상기 제2내부 열교환기(320)로 각각 안내할 수 있는 유로라면 가능하다.In this embodiment, the first
상기 제1냉매 응축유로(111)와 상기 제2냉매 응축유로(112)는 후술하는 운전모드에 따라 선택적으로 사용된다. The first
상기 냉매 응축유로 개폐수단은, 상기 제1냉매 응축유로(111)와 상기 제2냉매 응축유로(112)를 상기 운전모드에 따라 선택적으로 개폐한다.The refrigerant condensing channel opening/closing means selectively opens and closes the first
상기 냉매 응축유로 개폐수단은, 상기 압축기(101)의 토출유로(101b)에서 상기 제1냉매 응축유로(111)와 상기 제2냉매 응축유로(112)가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 제1냉매 응축유로(111)와 상기 제2냉매 응축유로(112)를 선택적으로 개폐하는 제1냉매 삼방밸브(410)이다. The refrigerant condensing passage opening/closing means is installed at a point where the first
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 냉매 응축유로 개폐수단은, 상기 제1냉매 응축유로(111)와 상기 제2냉매 응축유로(112)에 각각 설치된 밸브인 것도 물론 가능하다.However, it is not limited thereto, and the means for opening and closing the refrigerant condensing passage may be valves installed in the first
상기 제2내부 열교환기 흡입유로(320a)는, 상기 제2냉매 응축유로(112)와 상기 응축기(104)의 토출유로(104b)가 연결된다. 상기 제2내부 열교환기 흡입유로(320a)에는 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)가 설치된다.The second internal heat
상기 제2내부 열교환기 토출유로(320b)는, 상기 제2내부 열교환기(320)의 토출구와 상기 난방용 팽창밸브(140)를 연결하는 유로이다.The second internal heat
상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)는, 상기 제2내부 열교환기(320)의 흡입측과 토출측을 연결하여, 냉매가 상기 제2내부 열교환기(320)를 바이패스하도록 안내하는 유로이다. The second internal heat
상기 난방용 팽창밸브 바이패스유로(133)는, 상기 난방용 팽창밸브(140)의 흡입측과 토출측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 냉매가 상기 난방용 팽창밸브(140)를 바이패스하도록 안내하는 유로이다. The expansion
상기 난방용 팽창밸브 바이패스유로(133)에는 상기 난방 운전시 냉매가 유입되는 것을 차단하는 냉방용 체크밸브(162)가 설치된다. A
상기 냉방용 체크밸브(162)는 상기 냉방 운전시 개방되고, 상기 난방 운전시 냉매의 역류를 차단한다.The
상기 난방용 팽창밸브(140)의 냉매 토출유로(140b)는 상기 제1냉매 증발유로(121)와 상기 제2냉매 증발유로(122)로 분기된다. The
상기 제1냉매 증발유로(121)는, 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 토출된 냉매를 상기 제1내부 열교환기(310)로 안내하는 유로이다.The first
상기 제2냉매 증발유로(122)는, 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 토출된 냉매를 상기 외부 열교환기(102)로 안내하는 유로이다.The second
상기 제1냉매 증발유로(121)와 상기 제2냉매 증발유로(122)는 후술하는 운전모드에 따라 선택적으로 사용된다. The first
상기 냉매 증발유로 개폐수단은, 상기 제1냉매 증발유로(121)와 상기 제2냉매 증발유로(122)를 상기 운전모드에 따라 선택적으로 개폐한다.The refrigerant evaporation passage opening and closing means selectively opens and closes the first
상기 냉매 증발유로 개폐수단은, 상기 난방용 팽창밸브(140)의 냉매 토출유로(140b)에서 상기 제1냉매 증발유로(121)와 상기 제2냉매 증발유로(122)가 분기되는 지점에 설치된 제2냉매 삼방밸브(420)이다. The refrigerant evaporation path opening/closing means includes a second
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 냉매 증발유로 개폐수단은, 상기 제1냉매 증발유로(121)와 상기 제2냉매 증발유로(122)에 각각 설치된 밸브인 것도 물론 가능하다.However, it is not limited thereto, and the refrigerant evaporation passage opening and closing means may be valves respectively installed in the first
상기 외부 열교환기 냉매 토출유로(102b)는, 상기 외부 열교환기(102)의 토출구와 상기 제1내부 열교환기(310)를 연결하는 유로이다.The external heat exchanger
상기 제1내부 열교환기 토출유로(310b)는, 상기 제1내부 열교환기(310)의 토출구와 상기 압축기(101)의 흡입측을 연결하는 유로이다.The first internal heat
상기 제1내부 열교환기 바이패스유로(131)는, 상기 제1내부 열교환기(310)의 흡입측과 토출측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 냉매가 상기 제1내부 열교환기(310)를 바이패스하도록 형성된 유로이다. The first internal heat exchanger
상기 제1내부 열교환기 바이패스유로(131)에는 상기 제1내부 열교환기 바이패스유로(131)를 개폐하는 제1내부 열교환기 바이패스밸브(170)가 설치된다.A first internal heat
상기 증발기 흡입유로(103a)는, 상기 제1내부 열교환기 냉매 토출유로(310b)에서 분기되어 상기 증발기(103)의 흡입측을 연결하는 유로이다. The
상기 증발기 흡입유로(103a)에는 상기 냉방용 팽창밸브(150)가 설치된다.The cooling expansion valve 150 is installed in the
상기 냉방용 팽창밸브(150)는, 상기 냉방 운전시 상기 외부 열교환기(102)에서 토출된 냉매를 팽창시킨다.The cooling expansion valve 150 expands the refrigerant discharged from the
상기 증발기 토출유로(103b)는, 상기 증발기(103)의 토출구와 상기 압축기(101)의 흡입측을 연결하는 유로이다.The
상기 제1내부 열교환기 냉매 토출유로(310b)에서 상기 증발기 흡입유로(103a)가 분기되는 지점에는 제3냉매 삼방밸브(430)가 설치될 수 있다. A third refrigerant three-
상기 제3냉매 삼방밸브(430)는, 상기 냉방 운전시 상기 증발기 흡입유로(103a)의 개폐를 단속한다.The third refrigerant three-
한편, 상기 냉각수 모듈은, 전장부품(210), 히터 코어(220), 저온 방열기(230) 및 냉각수 유로를 포함한다.Meanwhile, the cooling water module includes an
상기 전장부품(PEEM, Power Electronics and Electric machinery)(210)은 전기 모터 뿐만 아니라 배터리나 각종 전력 제어장치를 포함할 수 있다.The power electronics and electric machinery (PEEM) 210 may include not only an electric motor but also a battery or various power control devices.
상기 히터 코어(220)는 상기 공기조화실(10)의 내부에 설치되어, 상기 전장부품(210)을 냉각시킨 냉각수와 차실로 유입되는 공기를 열교환시켜, 차실을 난방시킨다. 즉, 상기 히터 코어(220)는 냉각수와 공기를 열교환시키는 물-공기 실내 열교환기이다.The
상기 공기조화실(10)의 내부에는 상기 히터 코어(220)에 열원을 추가 공급하기 위한 PTC 히터(222)가 설치된다. A
상기 저온 방열기(LTR, Low Temperature Radiator)(230)는, 상기 전장부품(210)을 냉각시킨 냉각수와 외기를 열교환시켜 냉각수의 열을 외기에 방열하는 라디에이터이다.The low temperature radiator (LTR) 230 is a radiator that radiates heat of the cooling water to the outside air by exchanging heat with the cooling water that cooled the
상기 냉각수 유로는, 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211), 상기 전장부품(210)의 냉각수 흡입유로(212), 냉각수 방열유로(250), 냉각수 방열유로 개폐수단, 냉각수 순환유로(260) 및 냉각수 순환유로 개폐수단을 포함한다.The cooling water passage includes a cooling
상기 냉각수 방열유로(250)는, 상기 전장부품(210)을 냉각시키고 나온 냉각수의 열을 방열시키기 위한 유로이다. 상기 냉각수 방열유로는, 3개의 제1,2,3냉각수 방열유로(251)(252)(253)를 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 제1,2,3냉각수 방열유로(251)(252)(253)는 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에서 분기되어 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 각각 별도로 연결되는 것도 물론 가능하다. The cooling water
상기 제1냉각수 방열유로(251)는, 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기(310)로 연결된 유로이다. 상기 제1냉각수 방열유로(251)는, 상기 전장부품(210)을 냉각시키고 나온 냉각수의 열을 상기 제1내부 열교환기(310)를 통해 방열시킬 때 사용되는 유로이다.The first cooling water
상기 제2냉각수 방열유로(252)는, 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에서 분기되어 상기 히터 코어(220)로 연결된 유로이다. 상기 제2냉각수 방열유로(252)는, 상기 전장부품(210)을 냉각시키고 나온 냉각수의 열을 상기 히터 코어(220)를 통해 방열시킬 때 사용되는 유로이다.The second cooling water
상기 제3냉각수 방열유로(253)는, 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에서 분기되어 상기 저온 방열기(230)로 연결된 유로이다. 상기 제3냉각수 방열유로(253)는, 상기 전장부품(210)을 냉각시키고 나온 냉각수의 열을 상기 저온 방열기(230)를 통해 방열시킬 때 사용되는 유로이다.The third coolant
상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에서 상기 제2,3냉각수 방열유로(252)는 상기 제1냉각수 방열유로(251)보다 후류측에서 분기되는 것으로 예를 들어 설명한다.In the cooling
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은, 상기 제1냉각수 방열유로(251), 상기 제2냉각수 방열유로(252) 및 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 선택적으로 개폐한다.The means for opening and closing the cooling water radiating passage selectively opens and closes the first
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은, 2개의 제1,2냉각수 삼방밸브(510)(520)를 포함한다.The means for opening and closing the cooling water heat dissipation flow path includes two first and second cooling water three-
상기 제1냉각수 삼방밸브(510)는, 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에서 상기 제1냉각수 방열유로(251)가 분기되는 지점에 설치된 밸브이다. 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)는 상기 운전모드에 따라 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 선택적으로 개폐시킨다.The first coolant three-
상기 제2냉각수 삼방밸브(520)는, 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에서 상기 제2냉각수 방열유로(252)와 상기 제3냉각수 방열유로(253)가 분기되는 지점에 설치된 밸브이다. 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)는, 상기 운전모드에 따라 상기 제2냉각수 방열유로(252)와 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 선택적으로 개폐시킨다.The second coolant three-
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 냉각수 방열유로 개폐수단은, 상기 제1,2,3냉각수 방열유로(251)(252)(253)에 각각 설치된 밸브인 것도 가능하다.However, the present invention is not limited thereto, and the means for opening and closing the coolant heat dissipation flow path may be a valve installed in the first, second, and third coolant heat
상기 냉각수 순환유로(260)는, 상기 냉각수 순환유로(260)는, 4개의 제1,2,3,4냉각수 순환유로(261)(262)(263)(264)를 포함한다. The cooling
상기 제1냉각수 순환유로(261)는, 상기 히터 코어(220)와 상기 제2내부 열교환기(320)를 연결하여, 상기 히터 코어(220)에서 방열하고 나온 냉각수를 상기 제2내부 열교환기(320)로 안내하는 유로이다.The first cooling
상기 제2냉각수 순환유로(262)는, 상기 제2내부 열교환기(320)와 상기 전장부품(210)을 연결하여, 상기 제2내부 열교환기(320)를 통과한 냉각수를 상기 전장부품(320)으로 안내하는 유로이다.The second cooling
상기 제2냉각수 순환유로(262)에는 제1냉각수 펌프(P1)가 설치된다. A first cooling water pump P1 is installed in the second cooling
상기 제3냉각수 순환유로(263)는, 상기 제1내부 열교환기(320)의 토출측과 상기 제1냉각수 순환유로(261)를 연결하는 유로이다. 상기 제3냉각수 순환유로(263)는, 상기 제1내부 열교환기(320)에서 방열하고 나온 냉각수를 상기 제2내부 열교환기(320)로 안내하는 유로이다.The third cooling
상기 제4냉각수 순환유로(264)는, 상기 제3냉각수 순환유로(263)에서 분기되어 상기 저온 방열기(230)의 흡입측으로 연결된 유로이다. 상기 제4냉각수 순환유로(264)는, 상기 제1내부 열교환기(320)에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기(230)로 안내하는 유로이다.The fourth
상기 제4냉각수 순환유로(264)에는 제2냉각수 펌프(P2)가 설치된다. A second cooling water pump P2 is installed in the fourth cooling
상기 냉각수 순환유로 개폐수단은, 제3냉매 삼방밸브(530)를 포함한다.The means for opening and closing the cooling water circulation path includes a third refrigerant three-way valve (530).
상기 제3냉매 삼방밸브(530)는, 상기 제3냉각수 순환유로(263)에서 상기 제4냉각수 순환유로(264)가 분기되는 지점에 설치된다. 상기 제3냉매 삼방밸브(530)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 개방시, 냉매는 상기 제1내부 열교환기(320)와 상기 저온 방열기(230)를 순환한다. The third refrigerant three-
한편, 상기 제1내부 열교환기(310)와 상기 제2내부 열교환기(320)는, 상기 히트펌프를 순환하는 냉매와 상기 냉각수 모듈을 순환하는 냉각수를 열교환시킨다.Meanwhile, the first
상기 제1내부 열교환기(310)는, 상기 전장부품(210)과 상기 저온 방열기(230) 중 어느 하나를 통과한 냉각수를 상기 압축기(101)로 유입되기 이전의 냉매와 열교환시켜, 냉매를 증발시킨다. The first
상기 제2내부 열교환기(320)는, 상기 전장부품(320)으로 유입되기 이전의 냉각수와 상기 압축기(101)에서 나온 냉매를 열교환시켜, 냉매를 응축시킨다. 상기 제2내부 열교환기(320)는, 상기 전장부품(320)의 냉각수 흡입유로(212)에 설치된다. The second
상기 제어부(미도시)는, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 냉각수 방열유로 개폐수단, 상기 냉매 응축유로 개폐수단, 상기 냉각수 순환유로 개폐수단, 상기 제1냉각수 펌프(P1) 및 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 제어한다.The control unit (not shown) may, according to at least one of the temperature of the cooling water discharged from the
상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도는 상기 전장부품(210)의 냉각수 토출유로(211)에 설치된 온도 센서(미도시)로부터 측정될 수 있다.The temperature of the cooling water discharged from the
상기 외기의 온도는 기상 정보 또는 상기 외부 열교환기(102) 주변에 설치된 온도 센서(미도시)로부터 측정될 수 있다. The temperature of the outside air may be measured from meteorological information or a temperature sensor (not shown) installed around the
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 운전모드에 따른 작동을 설명하면, 다음과 같다.The operation according to the operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.
상기 운전모드는, 냉방 운전, 난방 운전, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도에 따라 다르게 설정된 모드이다. 이하, 본 실시예에서는, 난방 운전시 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도에 따라 제1,2,3,4,5,6,7운전 모드로 각각 다르게 설정되고, 냉방 운전시는 제8운전 모드로 설정된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 구성에 따라 그 외 다른 운전 모드를 구현하는 것도 물론 가능하다. The operation mode is a mode set differently according to the cooling operation, the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제1운전 모드를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing a first operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 제1운전 모드는, 상기 차실의 난방 운전이고, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 이상일 때 운전 모드이다.Referring to FIG. 2 , the first operation mode is a heating operation of the vehicle compartment, the temperature of the cooling water discharged from the
겨울철 운전 초기에는 차실의 온도가 매우 낮기 때문에 난방 부하가 상당히 크고, 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분하지 않으므로, 상기 제1운전 모드가 수행된다. At the beginning of winter driving, since the temperature of the cabin is very low, the heating load is considerably high, and the waste heat from the
또한, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 이상인 경우, 상기 외부 열교환기(102)에 착상이 생기지 않는 상태로 판단한다. In addition, when the temperature of the outside air is equal to or higher than the set outside air temperature, it is determined that frost does not occur in the
상기 제1운전 모드시에는 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 제1내부 열교환기(310)를 통해 방열하고, 상기 응축기(220)를 사용하여 냉매를 응축한다.In the first operation mode, waste heat from the
상기 제1운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of cooling water in the first operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)와 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 모두 차폐시키도록 제어한다. The controller (not shown) operates the first coolant pump P1, opens the first coolant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 중지시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 차폐시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) stops the operation of the second coolant pump P2 and controls the third coolant three-way valve 540 to close the fourth
상기 제1냉각수 펌프(P1)가 작동되면, 냉각수가 상기 전장부품(210)을 통과하면서 상기 전장부품(210)을 냉각시킨다.When the first cooling water pump P1 is operated, the cooling water cools the
상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수는 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 통해 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다.The cooling water discharged from the
상기 제1내부 열교환기(310)에서는, 상기 냉각수와 냉매의 열교환이 이루어진다. In the first
상기 제1내부 열교환기(310)에서 방열하고 나온 냉각수는 상기 제3냉각수 순환유로(263)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된 후, 상기 전장부품(210)으로 다시 순환된다. The cooling water discharged from the first
상기 제1운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the first operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 개방하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 차폐시키도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 차폐하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 개방시키도록 제어한다.The controller (not shown) operates the
상기 압축기(101)가 작동되면, 상기 압축기(101)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 압축기(101)의 토출유로(101b)를 통해 토출된다.When the
상기 제1냉매 응축유로(111)가 개방되면, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 통해 상기 응축기(104)로 유입된다.When the first
상기 응축기(104)에서는 차실로 유입되는 공기와 냉매의 열교환이 이루어지며, 냉매는 응축되고, 냉매로부터 열을 전달받은 공기는 차실로 유입되어 차실을 난방하게 된다. In the
상기 응축기(104)에서 응축된 냉매는 상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입되어, 상기 제2내부 열교환기(132)는 바이패스한다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)는 차폐된다.The refrigerant condensed in the
상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입된 냉매는 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창되면서 온도가 내려간 후, 상기 외부 열교환기(102)로 유입된다. 이 때, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 개방되고, 상기 냉방용 체크밸브(162)는 차폐된 상태이다. The refrigerant introduced into the second internal heat
상기 외부 열교환기(102)에서는 냉매와 외기의 열교환이 이루어진다. 상기 외부 열교환기(102)는 냉매의 증발기 역할을 한다. 상기 외부 열교환기(102)에서 냉매는 외기로부터 열을 흡수하여 증발된다. In the
상기 외부 열교환기(102)에서 증발된 냉매는 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다.The refrigerant evaporated in the
상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된 냉매는 상기 전장부품(210)의 폐열을 흡수한 냉각수와 열교환되어 증발된다. The refrigerant introduced into the first
즉, 냉매는 상기 외부 열교환기(102)에서 1차로 증발 열량을 흡수한 후, 상기 제1내부 열교환기(310)에서 2차로 증발 열량을 흡수함으로써, 상기 히트펌프의 성능계수(COP)가 향상될 수 있다.That is, the refrigerant first absorbs the heat of evaporation in the
상기 제1내부 열교환기(310)에서 나온 냉매는 상기 압축기(101)로 순환한다.The refrigerant discharged from the first
따라서, 겨울철 운전 초기에 해당하는 상기 제1운전 모드시, 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분하지 않으므로, 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 제1내부 열교환기(310)를 통해 냉매에 전달하고, 상기 응축기(104)를 통해 차실 공기를 난방시킬 수 있다. Therefore, in the first operation mode corresponding to the beginning of winter operation, since the waste heat of the
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제2운전 모드를 나타낸 도면이다. Meanwhile, FIG. 3 is a diagram showing a second operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 제2운전 모드는, 상기 난방 운전이고, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 상기 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 난방 부하가 상기 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 이상일 때 운전모드이다.Referring to FIG. 3 , the second operation mode is the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the
상기 제2운전 모드는, 차량이 구동하여 일정 시간이 경과되어 상기 전장부품(210)의 발열량이 커지면서 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 상기 설정 냉각수 온도 이상시 수행된다. 즉, 상기 제2운전 모드는, 상기 전장부품(210)의 폐열이 상기 제1운전 모드보다 충분한 상태이다. The second driving mode is performed when the temperature of the coolant discharged from the
상기 제2운전 모드시에는 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 히터 코어(220)를 통해 방열하고, 냉매는 상기 제2내부 열교환기(320)를 사용하여 응축한다. In the second operation mode, waste heat from the
상기 제2운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of cooling water in the second operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로(253)는 차폐시키도록 제어한다. The control unit (not shown) operates the first coolant pump P1, the first coolant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 중지시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 차폐시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) stops the operation of the second coolant pump P2 and controls the third coolant three-way valve 540 to close the fourth
상기 제1냉각수 펌프(P1)가 작동되면, 냉각수가 상기 전장부품(210)을 통과하면서 상기 전장부품(210)을 냉각시킨다.When the first cooling water pump P1 is operated, the cooling water cools the
상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수는 상기 제2냉각수 방열유로(252)를 통해 상기 히터 코어(220)로 유입된다.The cooling water discharged from the
상기 전장부품(210)의 폐열이 유로에서 발생되는 열손실을 제외하고는 상기 히터 코어(220)로 그대로 전달될 수 있다. 따라서, 상기 히터 코어(220)에서 열교환 효율이 향상되어, 난방 효율이 향상될 수 있다. 상기 히터 코어(220)에서는 차실로 유입되는 공기와 냉각수의 열교환이 이루어진다. Waste heat from the
상기 히터 코어(220)에서 냉각수로부터 열을 전달받은 공기는 차실로 유입되어, 차실을 난방하게 된다. The air that has received heat from the cooling water in the
상기 히터 코어(220)에 열을 방열한 냉각수는 상기 제1냉각수 순환유로(261)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된다.The cooling water radiating heat from the
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 상기 히터 코어(220)에서 나온 냉각수와 상기 압축기(101)에서 토출된 고온 고압의 냉매의 열교환이 이루어진다. 상기 제2내부 열교환기(320)에서 냉각수는 냉매의 열을 흡수하고, 냉매는 냉각수에 열을 빼앗겨서 응축된다.In the second
상기 제2내부 열교환기(320)를 통과한 냉각수는 상기 제2냉각수 순환유로(262)를 통해 상기 전장부품(210)으로 순환된다. The cooling water that has passed through the second
상기와 같이, 상기 제2운전모드시 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 열은 상기 히터 코어(220)에서 방열된다. As described above, in the second operation mode, the heat of the cooling water discharged from the
상기 제2운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the second operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 차폐하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 개방시키도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 차폐하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 개방시키도록 제어한다.The control unit (not shown) operates the
상기 압축기(101)가 작동되고, 상기 제2냉매 응축유로(112)가 개방되면, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매는 상기 제2냉매 응축유로(112)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)는 개방된다.When the
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 상기 히터 코어(220)에서 나온 냉각수와 상기 압축기(101)에서 토출된 고온 고압의 냉매의 열교환이 이루어진다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기(320)가 냉매의 응축기 역할을 한다.In the second
상기 제2내부 열교환기(320)를 통과하면서 응축된 냉매는 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창되면서 온도가 내려간 후, 상기 외부 열교환기(102)로 유입된다. 이 때, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 개방되고, 상기 냉방용 체크밸브(162)는 차폐된 상태이다. The refrigerant condensed while passing through the second
상기 외부 열교환기(102)에서는 냉매와 외기의 열교환이 이루어진다. 상기 외부 열교환기(102)는 냉매의 증발기 역할을 한다. 상기 외부 열교환기(102)에서 냉매는 외기로부터 열을 흡수하여 증발된다. In the
상기 외부 열교환기(102)에서 증발된 냉매는 상기 제1내부 열교환기(310)를 통과한 후, 상기 제3냉매 삼방밸브(430)를 거쳐 상기 압축기(101)로 순환된다. The refrigerant evaporated in the
이 때, 상기 제1내부 열교환기(310)에서는 열교환이 이루어지지 않는다. At this time, heat exchange is not performed in the first
따라서, 상기 제2운전 모드시, 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분한 상태이므로, 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 히터 코어(220)에 직접 전달함으로써, 차실의 난방 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 제2내부 열교환기(320)에서 냉매와 냉각수를 열교환시켜 냉매를 응축시킴으로써, 냉매의 응축온도가 낮아지고 압축비가 낮아져서 냉매 사이클의 성능 계수가 향상될 수 있다.Therefore, since the waste heat of the
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제3운전 모드를 나타낸 도면이다. Meanwhile, FIG. 4 is a diagram showing a third operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 상기 제3운전 모드는, 상기 난방 운전이고, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 상기 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 난방 부하가 상기 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 미만일 때 운전모드이다.Referring to FIG. 4 , the third operation mode is the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the
상기 제3운전 모드는, 차량이 구동하여 일정 시간이 경과되어 상기 전장부품(210)의 발열량이 커지면서 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분한 상태이나, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 미만으로 극한이어서 상기 외부 열교환기(102)에서 착상이 쉽게 일어나는 상태일 때 운전 모드이다.In the third driving mode, the amount of heat generated by the
상기 제3운전 모드시에는 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분하므로, 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 히터 코어(220)를 통해 방열하고, 냉매는 상기 제2내부 열교환기(320)를 사용하여 응축한다. In the third operation mode, since the waste heat of the
상기 제3운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of cooling water in the third operation mode is as follows.
상기 제3운전 모드시, 냉각수가 순환하는 사이클은 냉각수가 서로 혼합되지 않는 2개의 제1,2냉각수 사이클이 형성된다. In the third operation mode, two first and second cooling water cycles in which the cooling water is not mixed are formed in the circulation cycle of the cooling water.
상기 제1냉각수 사이클은, 상기 제1냉각수 펌프(P1)의 작동에 따라 냉각수가 순환하는 사이클이다. The first cooling water cycle is a cycle in which cooling water is circulated according to the operation of the first cooling water pump P1.
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로(253)는 차폐시키도록 제어한다.The control unit (not shown) operates the first coolant pump P1, the first coolant three-
상기 제1냉각수 펌프(P1)가 작동되고, 상기 제2냉각수 방열유로(252)가 개방되면, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수가 상기 제2냉각수 방열유로(252)를 통해 상기 히터 코어(220)로 유입된 후, 상기 제2내부 열교환기(320)를 거쳐 상기 전장부품(210)으로 순환된다. When the first coolant pump P1 is operated and the second coolant
상기 히터 코어(220)에서 냉각수로부터 열을 전달받은 공기는 차실로 유입되어, 차실을 난방하게 된다. The air that has received heat from the cooling water in the
상기 히터 코어(220)에 열을 방열한 냉각수는 상기 제1냉각수 순환유로(261)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된다.The cooling water radiating heat from the
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 상기 히터 코어(220)에서 나온 냉각수와 상기 압축기(101)에서 토출된 고온 고압의 냉매의 열교환이 이루어진다. 상기 제2내부 열교환기(320)에서 냉각수는 냉매의 열을 흡수하고, 냉매는 냉각수에 열을 빼앗겨서 응축된다.In the second
상기 제2내부 열교환기(320)를 통과한 냉각수는 상기 제2냉각수 순환유로(262)를 통해 상기 전장부품(210)으로 순환된다. The cooling water that has passed through the second
상기와 같이, 상기 제2운전모드에서 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 열은 상기 히터 코어(220)에서 방열된다. As described above, in the second operation mode, the heat of the cooling water discharged from the
한편, 상기 제2냉각수 사이클은 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동에 따라 냉각수가 순환하는 저온의 냉각수 사이클이다. Meanwhile, the second cooling water cycle is a low-temperature cooling water cycle in which cooling water is circulated according to the operation of the second cooling water pump P2.
상기 제어부(미도시)가 상기 제2냉각수 펌프(P2)를 작동시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 개방시키면, 냉각수는 상기 제2냉각수 펌프(P2)에서 펌핑되어 상기 제4냉각수 순환유로(264), 상기 저온 방열기(230), 상기 제1내부 열교환기(310), 상기 제3냉각수 순환유로(264) 및 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 거쳐 상기 제2냉각수 펌프(P2)로 다시 순환된다.When the controller (not shown) operates the second coolant pump P2 and the third coolant three-way valve 540 opens the fourth
상기 저온 방열기(230)에서는 냉각수는 외기와 열교환하고, 상기 제1내부 열교환기(310)에서는 냉매와 열교환한다.In the low-
따라서, 상기 제1냉각수 사이클을 순환하는 냉각수는 상기 히터 코어(220)에서 차실로 유입되기 이전의 공기와 열교환하고, 상기 제2냉각수 사이클을 순환하는 냉각수는 상기 저온 방열기(230)를 통해 외기와 열교환한다. Therefore, the coolant circulating in the first coolant cycle exchanges heat with the air before being introduced into the vehicle from the
상기 제2운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the second operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 차폐하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 개방시키도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 개방하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 차폐시키도록 제어한다.The control unit (not shown) operates the
상기 압축기(101)가 작동되고, 상기 제2냉매 응축유로(112)가 개방되면, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매는 상기 제2냉매 응축유로(112)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)는 개방된다.When the
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 상기 히터 코어(220)에서 나온 냉각수와 상기 압축기(101)에서 토출된 고온 고압의 냉매의 열교환이 이루어진다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기(320)가 냉매의 응축기 역할을 한다.In the second
상기 제2내부 열교환기(320)를 통과하면서 응축된 냉매는 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창되면서 온도가 내려간 후, 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다. 이 때, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 개방되고, 상기 냉방용 체크밸브(162)는 차폐된 상태이다. The refrigerant condensed while passing through the second
상기 제1내부 열교환기(310)에서는 냉매와 상기 제2냉각수 사이클을 순환하는 냉각수와의 열교환이 이루어진다. 상기 제1내부 열교환기(310)에서 냉매는 냉각수로부터 열을 흡수하여 증발된다.In the first
상기 제1내부 열교환기(310)에서 증발된 냉매는 상기 제3냉매 삼방밸브(430)를 거쳐 상기 압축기(101)로 순환된다. The refrigerant evaporated in the first
따라서, 상기 제3운전 모드시, 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분한 상태이나 외기의 온도가 극한이어서 상기 외부 열교환기(102)에 착상이 일어나더라도, 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 히터 코어(220)에 직접 전달하고, 상기 제1내부 열교환기(310)와 상기 제2내부 열교환기(320)를 모두 활용할 수 있는 이점이 있다. Therefore, in the third operation mode, even if frost occurs in the
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제4운전 모드를 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 5 is a diagram illustrating a fourth operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 제4운전 모드는, 상기 차실의 난방 운전이고, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 상기 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 상기 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 미만일 때 운전 모드이다.Referring to FIG. 5 , the fourth driving mode is the cabin heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the
상기 제4운전 모드는, 차량이 지속적인 저온 운전 등으로 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분하지 않고, 상기 외부 열교환기(102)에 착상이 일어나서 증발 열량을 외기에서 확보하지 못할 경우 수행되는 운전 모드이다. The fourth driving mode is an operation performed when the waste heat of the
상기 제4운전 모드시에는 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 제1내부 열교환기(310)를 통해 방열하고, 상기 응축기(220)를 사용하여 냉매를 응축한다.In the fourth operation mode, waste heat from the
상기 제4운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of cooling water in the fourth operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)와 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 모두 차폐시키도록 제어한다. The controller (not shown) operates the first coolant pump P1, opens the first coolant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 중지시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 차폐시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) stops the operation of the second coolant pump P2 and controls the third coolant three-way valve 540 to close the fourth
상기 제1냉각수 펌프(P1)가 작동되면, 냉각수가 상기 전장부품(210)을 통과하면서 상기 전장부품(210)을 냉각시킨다.When the first cooling water pump P1 is operated, the cooling water cools the
상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수는 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 통해 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다.The cooling water discharged from the
상기 제1내부 열교환기(310)에서는, 상기 냉각수와 냉매의 열교환이 이루어진다. In the first
상기 제1내부 열교환기(310)에서 방열하고 나온 냉각수는 상기 제3냉각수 순환유로(263)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된 후, 상기 전장부품(210)으로 다시 순환된다. The cooling water discharged from the first
상기와 같이, 상기 제1운전모드시 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 열은 상기 제1내부 열교환기(310)에서 방열된다. As described above, in the first operation mode, the heat of the cooling water discharged from the
상기 제4운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the fourth operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 개방하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 차폐시키도록 제어한다. The controller (not shown) operates the
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 개방하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 차폐시키도록 제어한다.In addition, the controller (not shown) controls the second refrigerant three-
상기 제1냉매 응축유로(111)가 개방되면, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 통해 상기 응축기(104)로 유입된다.When the first
상기 응축기(104)에서는 차실로 유입되는 공기와 냉매의 열교환이 이루어지며, 냉매는 응축되고, 냉매로부터 열을 전달받은 공기는 차실로 유입되어 차실을 난방하게 된다. In the
상기 응축기(104)에서 응축된 냉매는 상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입되어, 상기 제2내부 열교환기(132)는 바이패스한다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)는 차폐된다.The refrigerant condensed in the
상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입된 냉매는 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창되면서 온도가 내려간다. 이 때, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 개방되고, 상기 냉방용 체크밸브(162)는 차폐된 상태이다. The refrigerant introduced into the second internal heat
상기 제1냉매 증발유로(121)가 개방되면, 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창된 냉매는 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다. When the first
상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된 냉매는 상기 전장부품(210)의 폐열을 흡수한 냉각수와 열교환되어 증발된다. The refrigerant introduced into the first
따라서, 상기 제4운전 모드시, 상기 외부 열교환기(102)를 활용하지 못하므로, 냉매의 증발 열량은 상기 제1내부 열교환기(310)에서 냉각수를 통해 확보할 수 있다. 냉각수의 온도는 겨울철 외기 온도보다 높기 때문에, 증발 온도가 상승하고, 압축비가 감소되어, 압축기의 소비 동력도 절감될 수 있다. Therefore, since the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제5운전 모드를 나타낸 도면이다. 6 is a diagram illustrating a fifth operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 제5운전 모드는, 상기 난방 운전이고, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 상기 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 난방 부하가 상기 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 미만일 때 운전모드이다.Referring to FIG. 6 , the fifth operation mode is the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the
상기 제5운전 모드는, 상기 전장부품(210)의 폐열이 충분하지 않을 때, 상기 외부 열교환기(102)에 발생한 서리를 제거하기 위한 서리 제거 운전 모드이다. The fifth operation mode is a defrost operation mode for removing frost generated in the
또한, 상기 제4운전 모드를 수행하는 동안 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 최저온도에 도달시 상기 제5운전 모드로 전환되도록 설정될 수 있다.In addition, when the temperature of the coolant reaches a preset minimum temperature while the fourth operation mode is performed, the fifth operation mode may be switched.
상기 제5운전 모드시에는 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 히터 코어(220)를 통해 방열한다. In the fifth operation mode, waste heat from the
상기 제5운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of cooling water in the fifth operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로(253)는 차폐시키도록 제어한다. The control unit (not shown) operates the first coolant pump P1, the first coolant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 중지시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 차폐시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) stops the operation of the second coolant pump P2 and controls the third coolant three-way valve 540 to close the fourth
상기 제1냉각수 펌프(P1)가 작동되면, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수는 상기 제2냉각수 방열유로(252)를 통해 상기 히터 코어(220)로 유입된다.When the first coolant pump P1 is operated, the coolant discharged from the
상기 히터 코어(220)에서 냉각수로부터 열을 전달받은 공기는 차실로 유입되어, 차실을 난방하게 된다. The air that has received heat from the cooling water in the
상기 히터 코어(220)에 열을 방열한 냉각수는 상기 제1냉각수 순환유로(261)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된다.The cooling water radiating heat from the
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 상기 히터 코어(220)에서 나온 냉각수와 상기 압축기(101)에서 토출된 고온 고압의 냉매의 열교환이 이루어진다. 상기 제2내부 열교환기(320)에서 냉각수는 냉매의 열을 흡수하고, 냉매는 냉각수에 열을 빼앗겨서 응축된다.In the second
상기 제2내부 열교환기(320)를 통과한 냉각수는 상기 제2냉각수 순환유로(262)를 통해 상기 전장부품(210)으로 순환된다. The cooling water that has passed through the second
상기와 같이, 상기 제5운전모드시 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 열은 상기 히터 코어(220)에서 방열된다. As described above, the heat of the cooling water discharged from the
상기 제5운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the fifth operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 차폐하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 개방시키도록 제어한다. The control unit (not shown) operates the
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 차폐하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 개방시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) controls the second refrigerant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 차폐시키고, 상기 냉방용 체크밸브(162)를 개방시킨다.Also, the controller (not shown) closes the
상기 압축기(101)가 작동되고, 상기 제2냉매 응축유로(112)가 개방되면, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매는 상기 제2냉매 응축유로(112)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)는 개방된다.When the
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 상기 히터 코어(220)에서 나온 냉각수와 상기 압축기(101)에서 토출된 고온 고압의 냉매의 열교환이 이루어진다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기(320)가 냉매의 응축기 역할을 한다.In the second
상기 제2내부 열교환기(320)를 통과하면서 응축된 냉매는 상기 난방용 팽창밸브(140)를 바이패스한 후, 상기 외부 열교환기(102)로 유입된다. 이 때, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 차폐되고, 상기 냉방용 체크밸브(162)는 개방된 상태이다. The refrigerant condensed while passing through the second
따라서, 고온의 냉매가 상기 외부 열교환기(102)를 통과하게 되므로, 상기 외부 열교환기(102)에 발생된 서리를 제거할 수 있게 된다. Therefore, since the high-temperature refrigerant passes through the
또한, 상기와 같이 서리를 제거하는 동안, 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 히터 코어(220)로 전달되어, 차실을 난방시킬 수 있다.In addition, while the frost is removed as described above, waste heat from the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제6운전 모드를 나타낸 도면이다. 7 is a diagram showing a sixth operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 상기 제6운전 모드는, 상기 난방 운전이고, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 상기 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 난방 부하가 상기 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 이상일 때 운전 모드이다.Referring to FIG. 7 , the sixth operation mode is the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the
즉, 상기 제6운전 모드는, 상기 전장부품(210)의 폐열량은 충분하나, 난방 부하가 크지 않은 조건일 때 수행된다. That is, the sixth operation mode is performed when the amount of waste heat of the
상기 제6운전 모드는 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 제1내부 열교환기(310)를 통해 방열하고, 상기 응축기(220)를 사용하여 냉매를 응축하는 상기 제1운전 모드와 동일하다.The sixth operation mode is the same as the first operation mode in which waste heat from the
상기 제6운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.A flow of cooling water in the sixth operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)와 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 모두 차폐시키도록 제어한다. The controller (not shown) operates the first coolant pump P1, opens the first coolant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 중지시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 차폐시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) stops the operation of the second coolant pump P2 and controls the third coolant three-way valve 540 to close the fourth
상기 제1냉각수 펌프(P1)가 작동되면, 냉각수가 상기 전장부품(210)을 통과하면서 상기 전장부품(210)을 냉각시킨다.When the first cooling water pump P1 is operated, the cooling water cools the
상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수는 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 통해 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다.The cooling water discharged from the
상기 제1내부 열교환기(310)에서는, 상기 냉각수와 냉매의 열교환이 이루어진다. In the first
상기 제1내부 열교환기(310)에서 방열하고 나온 냉각수는 상기 제3냉각수 순환유로(263)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된 후, 상기 전장부품(210)으로 다시 순환된다. The cooling water discharged from the first
상기와 같이, 상기 제6운전모드시 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 열은 상기 제1내부 열교환기(310)에서 방열된다. As described above, in the sixth operation mode, the heat of the cooling water discharged from the
상기 제6운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the sixth operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 개방하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 차폐시키도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 차폐하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 개방시키도록 제어한다.The controller (not shown) operates the
상기 압축기(101)가 작동되면, 상기 압축기(101)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 압축기(101)의 토출유로(101b)를 통해 토출된다.When the
상기 제1냉매 응축유로(111)가 개방되면, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 통해 상기 응축기(104)로 유입된다.When the first
상기 응축기(104)에서는 차실로 유입되는 공기와 냉매의 열교환이 이루어지며, 냉매는 응축되고, 냉매로부터 열을 전달받은 공기는 차실로 유입되어 차실을 난방하게 된다. In the
상기 응축기(104)에서 응축된 냉매는 상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입되어, 상기 제2내부 열교환기(132)는 바이패스한다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)는 차폐된다.The refrigerant condensed in the
상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입된 냉매는 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창되면서 온도가 내려간 후, 상기 외부 열교환기(102)로 유입된다. 이 때, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 개방되고, 상기 냉방용 체크밸브(162)는 차폐된 상태이다. The refrigerant introduced into the second internal heat
상기 외부 열교환기(102)에서는 냉매와 외기의 열교환이 이루어진다. 상기 외부 열교환기(102)는 냉매의 증발기 역할을 한다. 상기 외부 열교환기(102)에서 냉매는 외기로부터 열을 흡수하여 증발된다. In the
상기 외부 열교환기(102)에서 증발된 냉매는 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다.The refrigerant evaporated in the
상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된 냉매는 상기 전장부품(210)의 폐열을 흡수한 냉각수와 열교환되어 증발된다. The refrigerant introduced into the first
즉, 냉매는 상기 외부 열교환기(102)에서 1차로 증발 열량을 흡수한 후, 상기 제1내부 열교환기(310)에서 2차로 증발 열량을 흡수함으로써, 상기 히트펌프의 성능계수(COP)가 향상될 수 있다.That is, the refrigerant primarily absorbs the evaporation heat in the
상기 제1내부 열교환기(310)에서 나온 냉매는 상기 압축기(101)로 순환한다.The refrigerant discharged from the first
따라서, 상기 전장부품(210)의 폐열은 충분하나 난방부하가 크지 않은 상기 제6운전 모드시, 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 제1내부 열교환기(310)를 통해 상기 히트펌프의 냉매에 전달할 수 있다. Therefore, in the sixth operation mode where the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제7운전 모드를 나타낸 도면이다. 8 is a diagram showing a seventh operation mode of the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 상기 제7운전 모드는, 상기 난방 운전이고, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수의 온도가 상기 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 상기 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 미만일 때 운전 모드이다.Referring to FIG. 8 , the seventh operation mode is the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the
상기 제7운전 모드는, 상기 전장부품(210)의 폐열량은 충분하나, 상기 외부 열교환기(102)에 착상이 일어나서 증발 열량을 외기에서 확보하지 못할 경우 수행되는 운전 모드이다. The seventh operation mode is an operation mode performed when the amount of waste heat of the
상기 제7운전 모드에서는 상기 전장부품(210)의 폐열을 상기 저온 방열기(230)를 통해 방열하는 것이 다른 운전 모드와 상이하다. In the seventh operation mode, waste heat from the
상기 저온 방열기(230)에서는 고온의 냉각수와 외기가 열교환하기 때문에, 상기 외기의 온도가 상기 설정 외기 온도 미만이더라도 착상이 발생하지 않는다. In the low-
또한, 상기 히트펌프의 증발 열량은, 상기 저온 방열기(230)를 통과한 냉각수로부터 확보할 수 있다. In addition, the amount of evaporation heat of the heat pump can be secured from the cooling water that has passed through the low-
상기 제7운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.A flow of cooling water in the seventh operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)를 차폐시키고, 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 개방시키도록 제어한다. The control unit (not shown) operates the first coolant pump P1, the first coolant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 중지시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 차폐시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) stops the operation of the second coolant pump P2 and controls the third coolant three-way valve 540 to close the fourth
따라서, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수는 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 통해 상기 저온 방열기(230)로 유입된다.Therefore, the cooling water discharged from the
상기 저온 방열기(230)에서는 상기 냉각수와 외기의 열교환이 이루어진다.In the low-
상기 저온 방열기(230)에서 방열하고 나온 냉각수는 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다.Cooling water discharged after radiating heat from the low-
상기 제1내부 열교환기(310)에서는 냉각수와 냉매의 열교환이 이루어진다.In the first
상기 제1내부 열교환기(310)에서 냉매에 열을 빼앗기고 나온 냉각수는 상기 제3냉각수 순환유로(263)를 통해 상기 전장부품(210)으로 다시 순환된다. Cooling water that has lost heat to the refrigerant in the first
상기 제7운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the seventh operation mode is as follows.
상기 제7운전 모드에서 냉매의 흐름은 상기 제4운전 모드와 동일하다. The flow of refrigerant in the seventh operation mode is the same as in the fourth operation mode.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 개방하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 차폐시키도록 제어한다. The controller (not shown) operates the
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 개방하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 차폐시키도록 제어한다.In addition, the controller (not shown) controls the second refrigerant three-
상기 제1냉매 응축유로(111)가 개방되면, 상기 압축기(101)에서 나온 냉매는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 통해 상기 응축기(104)로 유입된다.When the first
상기 응축기(104)에서는 차실로 유입되는 공기와 냉매의 열교환이 이루어지며, 냉매는 응축되고, 냉매로부터 열을 전달받은 공기는 차실로 유입되어 차실을 난방하게 된다. In the
상기 응축기(104)에서 응축된 냉매는 상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입되어, 상기 제2내부 열교환기(132)는 바이패스한다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기 흡입밸브(161)는 차폐된다.The refrigerant condensed in the
상기 제2내부 열교환기 바이패스유로(132)로 유입된 냉매는 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창되면서 온도가 내려간다. 이 때, 상기 난방용 팽창밸브(140)는 개방되고, 상기 냉방용 체크밸브(162)는 차폐된 상태이다. The refrigerant introduced into the second internal heat
또한, 상기 제1냉매 증발유로(121)가 개방되면, 상기 난방용 팽창밸브(140)에서 팽창된 냉매는 상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된다. In addition, when the first
상기 제1내부 열교환기(310)로 유입된 냉매는 상기 저온 방열기(230)를 통과한 냉각수로부터 열을 공급받아 증발된다. The refrigerant introduced into the first
따라서, 상기 제7운전 모드시, 상기 외부 열교환기(102)를 활용하지 못하므로, 상기 전장부품(210)의 폐열을 흡수한 냉각수를 상기 저온 방열기(230)를 통해 방열하고, 냉매의 증발 열량은 상기 제1내부 열교환기(310)에서 상기 저온 방열기(230)를 통과한 냉각수로부터 확보할 수 있다. Therefore, in the seventh operation mode, since the
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 제8운전 모드를 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating an eighth operation mode of a cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 상기 제8운전모드는 상기 차실의 냉방 운전을 위한 운전 모드이다.Referring to FIG. 9 , the eighth driving mode is a driving mode for cooling the vehicle cabin.
상기 제8운전 모드시 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of cooling water in the eighth operation mode is as follows.
상기 제8운전 모드시 상기 전장부품(210)의 폐열은 상기 저온 방열기(230)를 통해 방열하고, 냉매는 상기 제2내부 열교환기(320)와 상기 외부 열교환기(102)에서 응축된다. In the eighth operation mode, waste heat from the
상기 제어부(미도시)는 상기 제1냉각수 펌프(P1)는 작동시키고, 상기 제1냉각수 삼방밸브(510)가 상기 제1냉각수 방열유로(251)를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브(520)가 상기 제2냉각수 방열유로(252)는 차폐시키고 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 개방시키도록 제어한다. The control unit (not shown) operates the first coolant pump P1, the first coolant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2냉각수 펌프(P2)의 작동을 중지시키고, 상기 제3냉각수 삼방밸브(540)가 상기 제4냉각수 순환유로(264)를 차폐시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) stops the operation of the second coolant pump P2 and controls the third coolant three-way valve 540 to close the fourth
따라서, 상기 전장부품(210)에서 나온 냉각수는 상기 제3냉각수 방열유로(253)를 통해 상기 저온 방열기(230)로 유입된다.Therefore, the cooling water discharged from the
상기 저온 방열기(230)에서는 상기 냉각수와 외기의 열교환이 이루어진다.In the low-
상기 저온 방열기(230)에서 방열하고 나온 냉각수는 상기 제1내부 열교환기(310)를 통과한 후, 상기 제3냉각수 순환유로(263)를 통해 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된다. 이 때, 상기 제1내부 열교환기(310)에서는 열교환이 이루어지지 않는다.The cooling water discharged from the low-
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 냉각수와 냉매의 열교환이 이루어진다. 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입된 냉각수의 온도는 상기 압축기(101)에서 토출된 냉매의 온도보다 낮기 때문에, 냉매의 열이 냉각수로 전달된다. 상기 압축기(101)에서 토출된 냉매의 온도는 상기 저온 방열기(230)에서 방열하고 나온 냉각수의 온도보다 높기 때문에, 상기 제2내부 열교환기(320)에서 상기 냉매는 응축된다. In the second
상기 제2내부 열교환기(320)에서 열을 흡수한 냉각수는 상기 전장부품(210)으로 순환된다. 이 때, 상기 냉각수가 상기 냉매로부터 열을 흡수하더라도 상기 냉각수의 온도는 상기 전장부품(210)의 한계 온도인 약 150 내지 170℃ 보다는 낮다. 따라서, 상기 냉각수는 상기 제2내부 열교환기(320)에서 냉매로부터 열을 충분히 흡수할 수 있다.Cooling water that has absorbed heat in the second
상기 제8운전 모드시 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.The flow of refrigerant in the eighth operation mode is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축기(101)를 작동시키고, 상기 제1냉매 삼방밸브(410)는 상기 제1냉매 응축유로(111)를 차폐하고, 상기 제2냉매 응축유로(112)를 개방시키도록 제어한다. The control unit (not shown) operates the
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 제2냉매 삼방밸브(420)가 상기 제1냉매 증발유로(121)를 차폐하고, 상기 제2냉매 증발유로(122)를 개방시키도록 제어한다.Also, the controller (not shown) controls the second refrigerant three-
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 난방용 팽창밸브(140)를 차폐시키고, 상기 냉방용 체크밸브(162)를 개방시킨다. Also, the control unit (not shown) closes the
따라서, 상기 압축기(101)에서 토출된 냉매는 상기 제2내부 열교환기(320)로 유입되어 냉각수로부터 열을 흡수한 후, 상기 냉방용 체크밸브(162)를 통과한 후, 상기 외부 열교환기(102)로 유입된다.Therefore, the refrigerant discharged from the
상기 제2내부 열교환기(320)에서는 상기 저온 방열기(230)에서 나온 냉각수와 상기 압축기(101)에서 토출된 고온의 냉매의 열교환이 이루어진다. 이 때, 상기 제2내부 열교환기(320)는 냉매의 응축기 역할을 한다. 상기 압축기(101)에서 토출된 냉매의 온도는 상기 저온 방열기(320)에서 방열하고 나온 냉각수의 온도보다 높기 때문에, 상기 제2내부 열교환기(320)에서 상기 냉매는 응축된다. In the second
종래에는 고온 조건에서 운전하는 전기자동차의 경우, 냉매의 응축 열량을 감당하기 위해서는 응축기 역할을 하는 상기 외부 열교환기(102)의 크기를 증대시켜야만 했으나, 본 발명에서는 냉방 운전시에도 상기 제2내부 열교환기(320)를 응축기로 사용할 수 있기 때문에, 냉매의 응축 열량을 상기 외부 열교환기(102) 뿐만 아니라 상기 제2내부 열교환기(320)로 분산할 수 있다. 따라서, 상기 외부 열교환기(102)의 크기를 컴팩트화시킬 수 있다. Conventionally, in the case of an electric vehicle operating at a high temperature, the size of the
상기 제2내부 열교환기(320)를 통과하면서 응축된 냉매는 상기 냉방용 체크밸브(162)를 거쳐 상기 외부 열교환기(102)로 유입된다. 즉, 냉방 운전시 상기 난방용 팽창밸브(140)는 차폐되고 상기 냉방용 체크밸브(162)는 개방된 상태이다. The refrigerant condensed while passing through the second
상기 외부 열교환기(102)에서는 냉매와 외기의 열교환이 이루어진다. 상기 외부 열교환기(102)는 냉매의 응축기 역할을 한다. 상기 외부 열교환기(102)에서 냉매는 응축된다. In the
상기 외부 열교환기(102)에서 응축된 냉매는 상기 제3냉매 삼방밸브(430)를 거쳐 상기 냉방용 팽창밸브(150)로 유입된다.The refrigerant condensed in the
상기 냉방용 팽창밸브(150)에서 팽창되어 저온 저압 상태가 된 냉매는 상기 증발기(103)로 유입된다.The refrigerant expanded by the expansion valve 150 for cooling and turned into a low-temperature, low-pressure state flows into the
상기 증발기(103)에서는 냉매와 차실로 유입되는 공기가 열교환되어, 냉매에 의해 냉각된 공기는 차실로 공급된다. 이 때, 상기 에어 플립(12)은 상기 히터 코어(220)로 유입되는 유로를 차폐하므로, 상기 공기조화실(10)에서 상기 증발기(103)에 의해 냉각된 공기가 상기 차실로 공급될 수 있다. In the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
101: 압축기 102: 외부 열교환기
103: 증발기 104: 응축기
111: 제1냉매 응축유로 112: 제2냉매 응축유로
121: 제1냉매 증발유로 122: 제2냉매 증발유로
131: 제1내부 열교환기 바이패스유로
132: 제2내부 열교환기 바이패스유로
133: 난방용 팽창밸브 바이패스유로
140: 난방용 팽창밸브 150: 냉방용 팽창밸브
210: 전장부품 210: 히터 코어
230: 저온 방열기 251: 제1냉각수 방열유로
252: 제2냉각수 방열유로 253: 제3냉각수 방열유로
261: 제1냉각수 순환유로 262: 제2냉각수 순환유로
263: 제3냉각수 순환유로 264: 제4냉각수 순환유로
310: 제1내부 열교환기 320: 제2내부 열교환기
410: 제1냉매 삼방밸브 420: 제2냉매 삼방밸브
430: 제3냉매 삼방밸브
510: 제1냉각수 삼방밸브 520: 제2냉각수 삼방밸브
530: 제3냉각수 삼방밸브
P1: 제1냉각수 펌프 P2: 제2냉각수 펌프101: compressor 102: external heat exchanger
103: evaporator 104: condenser
111: first refrigerant condensation channel 112: second refrigerant condensation channel
121: first refrigerant evaporation path 122: second refrigerant evaporation path
131: first internal heat exchanger bypass flow path
132: second internal heat exchanger bypass flow path
133: expansion valve bypass flow path for heating
140: expansion valve for heating 150: expansion valve for cooling
210: electrical component 210: heater core
230: low-temperature radiator 251: first cooling water cooling passage
252: second cooling water radiation passage 253: third cooling water radiation passage
261: first cooling water circulation path 262: second cooling water circulation path
263: third cooling water circulation path 264: fourth cooling water circulation path
310: first internal heat exchanger 320: second internal heat exchanger
410: first refrigerant three-way valve 420: second refrigerant three-way valve
430: third refrigerant three-way valve
510: first cooling water three-way valve 520: second cooling water three-way valve
530: third coolant three-way valve
P1: 1st cooling water pump P2: 2nd cooling water pump
Claims (18)
전장부품을 냉각시킨 냉각수를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시켜, 차실을 난방시키기 위한 히터 코어와;
상기 전장부품을 냉각시킨 냉각수를 외기와 열교환시켜, 냉각수의 열을 외기에 방열하는 저온 방열기와;
상기 전장부품과 상기 저온 방열기 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매와 열교환시켜, 냉매를 증발시키는 제1내부 열교환기와;
상기 제1내부 열교환기와 상기 히터 코어 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기에서 토출된 냉매와 열교환시켜, 냉매를 응축시키는 제2내부 열교환기와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉각수 방열유로와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 히터 코어의 흡입측으로 연결된 제2냉각수 방열유로와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 저온 방열기의 흡입측으로 연결된 제3냉각수 방열유로와;
상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 응축기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 응축유로와;
상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 제2내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제2냉매 응축유로와;
상기 제1냉각수 방열유로, 상기 제2냉각수 방열유로 및 상기 제3냉각수 방열유로를 선택적으로 개폐하는 냉각수 방열유로 개폐수단과;
상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 응축유로 개폐수단과;
상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 냉각수 방열유로 개폐수단과 상기 냉매 응축유로 개폐수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 히터 코어의 토출측과 상기 제2내부 열교환기의 흡입측을 연결하는 제1냉각수 순환유로와,
상기 제2내부 열교환기의 토출측과 상기 전장부품의 흡입측을 연결하는 제2냉각수 순환유로와,
상기 제1내부 열교환기의 토출측과 상기 제1냉각수 순환유로를 연결하는 제3냉각수 순환유로와,
상기 제3냉각수 순환유로에서 분기되어 상기 저온 방열기의 흡입측에 연결되어, 상기 제1내부 열교환기에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 안내하는 제4냉각수 순환유로와,
상기 제2냉각수 순환유로에 설치된 제1냉각수 펌프와,
상기 제4냉각수 순환유로에 설치된 제2냉각수 펌프와,
상기 제3냉각수 순환유로에서 상기 제4냉각수 순환유로가 분기되는 지점에 설치된 제3냉각수 삼방밸브를 더 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.A compressor for compressing the refrigerant, an external heat exchanger for heat exchange between the refrigerant and outside air, an evaporator for heat exchange of the refrigerant with the air flowing into the cabin during the cooling operation of the cabin, and the air flowing into the cabin during the heating operation of the cabin. A heat pump including a condenser for exchanging heat with the heat pump;
a heater core for heating the vehicle interior by exchanging heat with the air flowing into the vehicle compartment from the cooling water that cooled the electrical components;
a low-temperature radiator for exchanging heat with the outside air to cool the electric component and dissipating the heat of the cooling water to the outside air;
a first internal heat exchanger for evaporating the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant before flowing into the compressor;
a second internal heat exchanger for condensing the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant discharged from the compressor;
a first cooling water heat dissipation passage branched from the cooling water discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the first internal heat exchanger;
a second coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the heater core;
a third coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the low-temperature radiator;
a first refrigerant condensing passage branched from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the condenser;
a second refrigerant condensing passage branched off from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the second internal heat exchanger;
a cooling water radiating flow path opening and closing means for selectively opening and closing the first coolant radiating flow path, the second coolant radiating flow path, and the third coolant radiating flow path;
a refrigerant condensation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage;
A control unit for controlling the operation of the cooling water heat dissipation flow passage opening and closing means and the refrigerant condensation flow passage opening and closing means according to at least one of a temperature of the cooling water discharged from the electric component, a heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air;
A first coolant circulation passage connecting the discharge side of the heater core and the suction side of the second internal heat exchanger;
A second cooling water circulation passage connecting the discharge side of the second internal heat exchanger and the suction side of the electrical component;
a third cooling water circulation passage connecting the discharge side of the first internal heat exchanger and the first cooling water circulation passage;
a fourth cooling water circulation path branched off from the third cooling water circulation path and connected to a suction side of the low-temperature radiator to guide the cooling water discharged from the first internal heat exchanger to the low-temperature radiator;
a first cooling water pump installed in the second cooling water circulation passage;
a second coolant pump installed in the fourth coolant circulation passage;
The heating and cooling system for an electric vehicle further comprising a third cooling water three-way valve installed at a point where the fourth cooling water circulation path diverges from the third cooling water circulation path.
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 1,
The cooling water radiating passage opening and closing means,
a first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat dissipation passage diverges from the coolant discharge passage of the electric component;
A cooling and heating system for an electric vehicle comprising a second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electrical component.
상기 냉매 응축유로 개폐수단은,
상기 압축기의 토출유로에서 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐시키는 제1냉매 삼방밸브를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 1,
The refrigerant condensed oil opening and closing means,
A first refrigerant three-way valve installed at a point where the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage diverge from the discharge passage of the compressor to selectively open and close the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage. A cooling and heating system for an electric vehicle comprising a.
상기 히트펌프는,
상기 난방 운전시 상기 제2내부 열교환기와 상기 응축기 중 어느 하나에서 응축되고 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 증발유로와,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 외부 열교환기로 연결된 제2냉매 증발유로와,
상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 증발유로 개폐수단을 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도에 따라 상기 냉매 증발유로 개폐수단의 작동을 제어하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 4,
The heat pump,
An expansion valve for heating that expands the refrigerant condensed and discharged from any one of the second internal heat exchanger and the condenser during the heating operation;
A first refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the heating expansion valve and connected to the suction side of the first internal heat exchanger;
a second refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the expansion valve for heating and connected to the external heat exchanger;
Further comprising a refrigerant evaporation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage,
The control unit controls the operation of the opening and closing means for the refrigerant evaporation flow according to the temperature of the cooling water discharged from the electric component, the heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air.
상기 냉매 증발유로 개폐수단은,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉매 삼방밸브를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템. The method of claim 5,
The refrigerant evaporation path opening and closing means,
and a second refrigerant three-way valve installed at a point where the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage diverge from the refrigerant discharge passage of the expansion valve for heating.
상기 히트펌프는,
상기 외부 열교환기와 상기 제1내부 열교환기를 연결하는 외부 열교환기 냉매 토출유로와,
상기 제1내부 열교환기와 상기 압축기를 연결하는 제1내부 열교환기 냉매 토출유로와,
상기 외부 열교환기 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기 냉매 토출유로에 연결되어, 상기 냉방 운전시 상기 제1내부 열교환기를 바이패스하도록 형성된 제1내부 열교환기 바이패스유로와,
상기 제1내부 열교환기 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 증발기에 연결되어, 상기 냉방 운전시 냉매를 상기 증발기로 안내하는 증발기 흡입유로와,
상기 증발기 흡입유로에 설치되어, 상기 냉방 운전시 냉매를 팽창시키는 냉방용 팽창밸브를 더 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 6,
The heat pump,
an external heat exchanger refrigerant discharge passage connecting the external heat exchanger and the first internal heat exchanger;
a first internal heat exchanger refrigerant discharge passage connecting the first internal heat exchanger and the compressor;
A first internal heat exchanger bypass flow path branched from the external heat exchanger refrigerant discharge path and connected to the first internal heat exchanger refrigerant discharge path, and configured to bypass the first internal heat exchanger during the cooling operation;
An evaporator suction passage branched from the first internal heat exchanger refrigerant discharge passage and connected to the evaporator to guide the refrigerant to the evaporator during the cooling operation;
The cooling/heating system for an electric vehicle further comprising an expansion valve for cooling installed in the evaporator suction passage to expand the refrigerant during the cooling operation.
상기 히트펌프는,
상기 제2내부 열교환기와 상기 난방용 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 난방용 팽창밸브를 바이패스하도록 형성되어, 상기 냉방 운전시 냉매가 상기 난방용 팽창밸브를 바이패스하도록 안내하는 난방용 팽창밸브 바이패스유로와,
상기 난방용 팽창밸브 바이패스유로에 설치되어, 상기 난방 운전시 냉매가 유입되는 것을 차단하는 냉방용 체크밸브를 더 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 6,
The heat pump,
An expansion valve bypass flow path for heating branched from a flow path connecting the second internal heat exchanger and the expansion valve for heating, formed to bypass the expansion valve for heating, and guiding the refrigerant to bypass the expansion valve for heating during the cooling operation. and,
The cooling and heating system for an electric vehicle further includes a cooling check valve installed in the bypass flow path of the expansion valve for heating to block the inflow of refrigerant during the heating operation.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 이상인 제1운전모드시,
상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하여,
상기 전장부품에서 나온 냉각수가 상기 제1내부 열교환기로 유입되도록 하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 2,
In the heating operation, the first operation in which the temperature of the cooling water discharged from the electric component is less than the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is equal to or greater than the preset heating load, and the temperature of the outside air is equal to or greater than the preset external temperature mod poetry,
The control unit controls the first coolant three-way valve to open the first coolant heat discharge passage and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage,
A cooling and heating system for an electric vehicle that allows the cooling water from the electric component to flow into the first internal heat exchanger.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 이상인 제2운전 모드시,
상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하여,
상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 히터 코어로 유입되도록 하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 2,
In the heating operation, the second operation in which the temperature of the coolant discharged from the electric component is equal to or higher than the preset set coolant temperature, the heating load of the vehicle compartment is equal to or higher than the preset set heating load, and the temperature of the outside air is equal to or higher than the preset set external temperature mod poetry,
The control unit controls the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path and the second coolant three-way valve to open the second coolant heat dissipation flow path and block the third coolant heat dissipation flow path,
A cooling and heating system for an electric vehicle that allows coolant from the electric component to flow into the heater core.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제3운전 모드시,
상기 제어부는,
상기 제1냉각수 펌프와 상기 제2냉각수 펌프를 모두 작동시키고,
상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시켜, 상기 전장부품의 냉각수 토출유로로 나온 냉각수를 상기 히터 코어와 상기 제2내부 열교환기를 차례로 통과시킨 후 상기 전장부품으로 순환시키고,
상기 제3냉각수 삼방밸브가 상기 제4냉각수 순환유로를 개방시켜, 상기 제1내부 열교환기를 통과한 냉각수를 상기 저온 방열기를 통과시킨 후 상기 제1내부 열교환기로 순환시키는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 2,
A third operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is equal to or higher than a preset set cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is equal to or higher than the preset set heating load, and the temperature of the outside air is lower than the preset set external temperature mod poetry,
The control unit,
Both the first cooling water pump and the second cooling water pump are operated,
The first coolant three-way valve blocks the first coolant heat dissipation flow path, the second coolant three-way valve opens the second coolant heat dissipation flow path, and blocks the third coolant heat dissipation flow path, so that the cooling water discharge flow path of the electric component After passing the cooling water from the heater core and the second internal heat exchanger sequentially, it is circulated to the electrical component;
The cooling and heating system for an electric vehicle in which the third coolant three-way valve opens the fourth coolant circulation passage to circulate the coolant that has passed through the first internal heat exchanger to the first internal heat exchanger after passing through the low-temperature radiator.
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함하고,
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제4운전 모드시,
상기 제어부는,
상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하고,
상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 차폐시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 차폐시키도록 제어하여,
상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 응축기와 상기 난방용 팽창밸브를 통과한 후 상기 제1내부 열교환기를 통과하도록 하는 전기자동차용 냉난방 시스템. The method of claim 6,
The cooling water radiating passage opening and closing means,
A first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat radiation passage diverges from the coolant discharge passage of the electrical component;
A second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electrical component;
A fourth operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is less than the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is greater than or equal to the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature. mod poetry,
The control unit,
Controlling the first coolant three-way valve to open the first coolant heat dissipation passage and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation passage and the third coolant heat dissipation passage;
The first refrigerant three-way valve opens the first refrigerant condensation passage and controls the second refrigerant condensation passage to be shielded, the second refrigerant three-way valve opens the first refrigerant evaporation passage, and controls the second refrigerant condensation passage to be closed. The refrigerant evaporation path is controlled to be shielded,
The cooling and heating system for an electric vehicle in which the refrigerant discharged from the compressor passes through the condenser and the expansion valve for heating and then passes through the first internal heat exchanger.
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함하고,
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 미만이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만이며, 상기 외부 열교환기의 서리를 제거하도록 설정된 제5운전 모드시,
상기 제어부는,
상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 개방시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하고,
상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 개방시키도록 제어하고,
상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 개방시키도록 제어하고,
상기 난방용 팽창밸브는 차폐시키고, 상기 냉방용 체크밸브는 개방시켜,
상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 제1내부 열교환기를 통과한 후 상기 외부 열교환기로 유입되도록 하는 전기자동차용 냉난방 시스템. The method of claim 8,
The cooling water radiating passage opening and closing means,
A first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat radiation passage diverges from the coolant discharge passage of the electrical component;
A second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electrical component;
In the heating operation, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is less than the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is greater than or equal to the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature, In the fifth operation mode set to defrost the external heat exchanger,
The control unit,
Control such that the first coolant three-way valve blocks the first coolant heat dissipation flow path and the second coolant three-way valve opens the second coolant heat dissipation flow path and blocks the third coolant heat dissipation flow path;
Controlling the first refrigerant three-way valve to close the first refrigerant condensation passage and open the second refrigerant condensation passage;
Controlling the second refrigerant three-way valve to block the first refrigerant evaporation passage and open the second refrigerant evaporation passage;
The expansion valve for heating is closed and the check valve for cooling is opened.
A cooling and heating system for an electric vehicle in which the refrigerant discharged from the compressor passes through the first internal heat exchanger and then flows into the external heat exchanger.
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함하고,
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 이상인 제6운전 모드시,
상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 개방시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로는 차폐시키도록 제어하고,
상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 차폐시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 개방시키도록 제어하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 6,
The cooling water radiating passage opening and closing means,
A first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat radiation passage diverges from the coolant discharge passage of the electrical component;
A second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electrical component;
A sixth operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is equal to or higher than the set cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is less than the preset heating load, and the temperature of the outside air is equal to or higher than the preset set outdoor temperature. mod poetry,
The control unit controls the first coolant three-way valve to open the first coolant heat radiation passage and the second coolant three-way valve to block the second coolant heat radiation passage and the third coolant heat radiation passage,
The first refrigerant three-way valve opens the first refrigerant condensation passage and controls the second refrigerant condensation passage to be shielded, the second refrigerant three-way valve closes the first refrigerant evaporation passage, and controls the second refrigerant condensation passage to be closed. A cooling and heating system for electric vehicles that controls to open the refrigerant evaporation path.
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제7운전 모드시,
상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 차폐시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 개방시키도록 제어하여,
상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 유입되도록 하는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method of claim 2,
A seventh operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is greater than or equal to the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is less than the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature. mod poetry,
The control unit controls the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path, the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation flow path, and to open the third coolant heat dissipation flow path,
A cooling and heating system for an electric vehicle that allows the cooling water from the electric component to flow into the low-temperature radiator.
전장부품을 냉각시킨 냉각수를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시켜, 차실을 난방시키기 위한 히터 코어와;
상기 전장부품을 냉각시킨 냉각수를 외기와 열교환시켜, 냉각수의 열을 외기에 방열하는 저온 방열기와;
상기 전장부품과 상기 저온 방열기 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매와 열교환시켜, 냉매를 증발시키는 제1내부 열교환기와;
상기 제1내부 열교환기와 상기 히터 코어 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기에서 토출된 냉매와 열교환시켜, 냉매를 응축시키는 제2내부 열교환기와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉각수 방열유로와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 히터 코어의 흡입측으로 연결된 제2냉각수 방열유로와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 저온 방열기의 흡입측으로 연결된 제3냉각수 방열유로와;
상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 응축기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 응축유로와;
상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 제2내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제2냉매 응축유로와;
상기 제1냉각수 방열유로, 상기 제2냉각수 방열유로 및 상기 제3냉각수 방열유로를 선택적으로 개폐하는 냉각수 방열유로 개폐수단과;
상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 응축유로 개폐수단과;
상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 냉각수 방열유로 개폐수단과 상기 냉매 응축유로 개폐수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함하고,
상기 냉매 응축유로 개폐수단은,
상기 압축기의 토출유로에서 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐시키는 제1냉매 삼방밸브를 포함하고,
상기 히트펌프는,
상기 난방 운전시 상기 제2내부 열교환기와 상기 응축기 중 어느 하나에서 응축되고 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 증발유로와,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 외부 열교환기로 연결된 제2냉매 증발유로와,
상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 증발유로 개폐수단을 더 포함하고,
상기 냉매 증발유로 개폐수단은,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉매 삼방밸브를 포함하고,
상기 난방 운전이고, 상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도가 미리 설정된 설정 냉각수 온도 이상이고, 상기 차실의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 미만이고, 상기 외기의 온도가 미리 설정된 설정 외기 온도 미만인 제7운전 모드시,
상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 차폐시키고 상기 제3냉각수 방열유로는 개방시키도록 제어하여,
상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 유입되도록 하고,
상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 차폐시키도록 제어하고,
상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 차폐시키도록 제어하는 전기자동차용 냉난방 시스템. A compressor for compressing the refrigerant, an external heat exchanger for heat exchange between the refrigerant and outside air, an evaporator for heat exchange of the refrigerant with the air flowing into the cabin during the cooling operation of the cabin, and the air flowing into the cabin during the heating operation of the cabin. A heat pump including a condenser for exchanging heat with the heat pump;
a heater core for heating the vehicle interior by exchanging heat with the air flowing into the vehicle compartment from the cooling water that cooled the electrical components;
a low-temperature radiator for exchanging heat with the outside air to cool the electric component and dissipating the heat of the cooling water to the outside air;
a first internal heat exchanger for evaporating the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant before flowing into the compressor;
a second internal heat exchanger for condensing the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant discharged from the compressor;
a first cooling water heat dissipation passage branched from the cooling water discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the first internal heat exchanger;
a second coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the heater core;
a third coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the low-temperature radiator;
a first refrigerant condensing passage branched from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the condenser;
a second refrigerant condensing passage branched off from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the second internal heat exchanger;
a cooling water radiating flow path opening and closing means for selectively opening and closing the first coolant radiating flow path, the second coolant radiating flow path, and the third coolant radiating flow path;
a refrigerant condensation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage;
A control unit for controlling the operation of the cooling water heat dissipation flow passage opening and closing means and the refrigerant condensation flow passage opening and closing means according to at least one of a temperature of the cooling water discharged from the electric component, a heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air;
The cooling water radiating passage opening and closing means,
a first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat dissipation passage diverges from the coolant discharge passage of the electric component;
A second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electrical component;
The refrigerant condensed oil opening and closing means,
A first refrigerant three-way valve installed at a point where the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage diverge from the discharge passage of the compressor to selectively open and close the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage. including,
The heat pump,
An expansion valve for heating that expands the refrigerant condensed and discharged from any one of the second internal heat exchanger and the condenser during the heating operation;
A first refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the heating expansion valve and connected to the suction side of the first internal heat exchanger;
a second refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the expansion valve for heating and connected to the external heat exchanger;
Further comprising a refrigerant evaporation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage,
The refrigerant evaporation path opening and closing means,
A second refrigerant three-way valve installed at a point where the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage diverge from the refrigerant discharge passage of the expansion valve for heating;
A seventh operation in which the heating operation is performed, the temperature of the cooling water discharged from the electric component is greater than or equal to the preset cooling water temperature, the heating load of the vehicle compartment is less than the preset heating load, and the temperature of the outside air is less than the preset external temperature. mod poetry,
The control unit controls the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path, the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation flow path, and to open the third coolant heat dissipation flow path,
allowing the coolant from the electric component to flow into the low-temperature radiator;
Controlling the first refrigerant three-way valve to open the first refrigerant condensation passage and shield the second refrigerant condensation passage;
The cooling and heating system for an electric vehicle controlling the second refrigerant three-way valve to open the first refrigerant evaporation path and to close the second refrigerant evaporation path.
전장부품을 냉각시킨 냉각수를 상기 차실로 유입되는 공기와 열교환시켜, 차실을 난방시키기 위한 히터 코어와;
상기 전장부품을 냉각시킨 냉각수를 외기와 열교환시켜, 냉각수의 열을 외기에 방열하는 저온 방열기와;
상기 전장부품과 상기 저온 방열기 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매와 열교환시켜, 냉매를 증발시키는 제1내부 열교환기와;
상기 제1내부 열교환기와 상기 히터 코어 중 어느 하나에서 나온 냉각수를 상기 압축기에서 토출된 냉매와 열교환시켜, 냉매를 응축시키는 제2내부 열교환기와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉각수 방열유로와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 히터 코어의 흡입측으로 연결된 제2냉각수 방열유로와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 분기되어 상기 저온 방열기의 흡입측으로 연결된 제3냉각수 방열유로와;
상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 응축기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 응축유로와;
상기 압축기의 토출유로에서 분기되어 상기 제2내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제2냉매 응축유로와;
상기 제1냉각수 방열유로, 상기 제2냉각수 방열유로 및 상기 제3냉각수 방열유로를 선택적으로 개폐하는 냉각수 방열유로 개폐수단과;
상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 응축유로 개폐수단과;
상기 전장부품에서 나온 냉각수의 온도, 상기 차실의 난방 부하 및 상기 외기의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 냉각수 방열유로 개폐수단과 상기 냉매 응축유로 개폐수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 냉각수 방열유로 개폐수단은,
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제1냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제1냉각수 삼방밸브와;
상기 전장부품의 냉각수 토출유로에서 상기 제2냉각수 방열유로와 상기 제3냉각수 방열유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉각수 삼방밸브를 포함하고,
상기 냉매 응축유로 개폐수단은,
상기 압축기의 토출유로에서 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 제1냉매 응축유로와 상기 제2냉매 응축유로를 선택적으로 개폐시키는 제1냉매 삼방밸브를 포함하고,
상기 히트펌프는,
상기 난방 운전시 상기 제2내부 열교환기와 상기 응축기 중 어느 하나에서 응축되고 나온 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브와,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 제1내부 열교환기의 흡입측으로 연결된 제1냉매 증발유로와,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 분기되어 상기 외부 열교환기로 연결된 제2냉매 증발유로와,
상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로를 선택적으로 개폐하는 냉매 증발유로 개폐수단을 더 포함하고,
상기 냉매 증발유로 개폐수단은,
상기 난방용 팽창밸브의 냉매 토출유로에서 상기 제1냉매 증발유로와 상기 제2냉매 증발유로가 분기되는 지점에 설치된 제2냉매 삼방밸브를 포함하고,
상기 냉방 운전이면,
상기 제어부는, 상기 제1냉각수 삼방밸브가 상기 제1냉각수 방열유로를 차폐시키고, 상기 제2냉각수 삼방밸브가 상기 제2냉각수 방열유로는 차폐시키고, 상기 제3냉각수 방열유로는 개방시키도록 제어하여, 상기 전장부품에서 나온 냉각수를 상기 저온 방열기로 유입되도록 하고,
상기 제1냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 응축유로를 차폐시키고, 상기 제2냉매 응축유로를 개방시키도록 제어하고, 상기 제2냉매 삼방밸브가 상기 제1냉매 증발유로를 개방시키고, 상기 제2냉매 증발유로는 차폐시키도록 제어하여, 상기 압축기에서 나온 냉매를 상기 제2내부 열교환기로 유입되도록 하는 전기자동차용 냉난방 시스템. A compressor for compressing the refrigerant, an external heat exchanger for heat exchange between the refrigerant and outside air, an evaporator for heat exchange of the refrigerant with the air flowing into the cabin during the cooling operation of the cabin, and the air flowing into the cabin during the heating operation of the cabin. A heat pump including a condenser for exchanging heat with the heat pump;
a heater core for heating the vehicle interior by exchanging heat with the air flowing into the vehicle compartment from the cooling water that cooled the electrical components;
a low-temperature radiator for exchanging heat with the outside air to cool the electric component and dissipating the heat of the cooling water to the outside air;
a first internal heat exchanger for evaporating the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant before flowing into the compressor;
a second internal heat exchanger for condensing the refrigerant by exchanging heat with the refrigerant discharged from the compressor;
a first cooling water heat dissipation passage branched from the cooling water discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the first internal heat exchanger;
a second coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the heater core;
a third coolant heat dissipation passage branched off from the coolant discharge passage of the electric component and connected to a suction side of the low-temperature radiator;
a first refrigerant condensing passage branched from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the condenser;
a second refrigerant condensing passage branched off from the discharge passage of the compressor and connected to a suction side of the second internal heat exchanger;
a cooling water radiating flow path opening and closing means for selectively opening and closing the first coolant radiating flow path, the second coolant radiating flow path, and the third coolant radiating flow path;
a refrigerant condensation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage;
A control unit for controlling the operation of the cooling water heat dissipation flow passage opening and closing means and the refrigerant condensation flow passage opening and closing means according to at least one of a temperature of the cooling water discharged from the electric component, a heating load of the vehicle compartment, and the temperature of the outside air;
The cooling water radiating passage opening and closing means,
a first coolant three-way valve installed at a point where the first coolant heat dissipation passage diverges from the coolant discharge passage of the electric component;
A second coolant three-way valve installed at a point where the second coolant heat discharge passage and the third coolant heat discharge passage diverge from the coolant discharge passage of the electrical component;
The refrigerant condensed oil opening and closing means,
A first refrigerant three-way valve installed at a point where the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage diverge from the discharge passage of the compressor to selectively open and close the first refrigerant condensation passage and the second refrigerant condensation passage. including,
The heat pump,
An expansion valve for heating that expands the refrigerant condensed and discharged from any one of the second internal heat exchanger and the condenser during the heating operation;
A first refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the heating expansion valve and connected to the suction side of the first internal heat exchanger;
a second refrigerant evaporation passage branched from the refrigerant discharge passage of the expansion valve for heating and connected to the external heat exchanger;
Further comprising a refrigerant evaporation passage opening and closing means for selectively opening and closing the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage,
The refrigerant evaporation path opening and closing means,
A second refrigerant three-way valve installed at a point where the first refrigerant evaporation passage and the second refrigerant evaporation passage diverge from the refrigerant discharge passage of the expansion valve for heating;
In the case of the cooling operation,
The control unit controls the first coolant three-way valve to block the first coolant heat dissipation flow path, the second coolant three-way valve to block the second coolant heat dissipation flow path, and to open the third coolant heat dissipation flow path. , allowing the cooling water from the electric component to flow into the low-temperature radiator,
The first refrigerant three-way valve blocks the first refrigerant condensation passage and controls the second refrigerant condensation passage to open, the second refrigerant three-way valve opens the first refrigerant evaporation passage, and controls the second refrigerant condensation passage to open. A cooling and heating system for an electric vehicle in which the refrigerant evaporation path is controlled to be shielded so that the refrigerant from the compressor flows into the second internal heat exchanger.
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