KR102644748B1 - Cooling and heating system for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 냉매가 순환하는 냉매순환라인에 압축기와, 실내컨덴서와, 실외컨덴서와, 증발기가 연결되는 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 냉매순환라인에 제1바이패스라인을 통해 상기 압축기와 연결되는 폐열 칠러와; 상기 냉매순환라인에 제2바이패스라인을 통해 상기 압축기와 연결되는 배터리 칠러와; 상기 실외컨덴서에 인접하게 배치되는 전장 라디에이터와 전장부와 상기 폐열 칠러를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인과; 상기 제1냉각수라인과 이격되게 배치되고, 상기 배터리 칠러와 차량의 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인과; 상기 실외컨덴서와 상기 증발기 사이의 냉매순환라인에서 분기되어, 상기 실외컨덴서를 통과한 냉매를 상기 압축기로 바이패스하는 제3바이패스라인; 상기 실외컨덴서와 상기 증발기 사이의 상기 제 1바이패스라인에서 분기되어 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매를 상기 증발기로 바이패스하는 제4바이패스라인; 및 상기 제1냉각수라인과 상기 제2냉각수라인을 연결하며 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환하는 냉각수의 흐름을 조절하는 냉각수조절수단;을 포함하며, 난방상태에서 제습모드 시에는 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인에 연결된 폐열 칠러를 통해 전장부의 폐열을 회수함과 더불어 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매 중 일부의 냉매가 상기 제4바이패스라인을 통해 증발기로 순환시키면서 제습성능을 향상시키고, 냉방모드 시에는 상기 실외컨덴서를 통과한 냉매가 상기 냉매순환라인을 통해 상기 배터리 칠러 및 상기 증발기로 순환되게 하면서 배터리를 냉각하는 차량용 냉난방 시스템.The present invention relates to a vehicle cooling and heating system in which a compressor, an indoor condenser, an outdoor condenser, and an evaporator are connected to a refrigerant circulation line in which a refrigerant circulates, and the refrigerant circulation line is connected to the compressor through a first bypass line. waste heat chiller; a battery chiller connected to the compressor through a second bypass line in the refrigerant circulation line; a first coolant line that connects the electric radiator and electric parts disposed adjacent to the outdoor condenser and the waste heat chiller to circulate coolant; a second coolant line disposed to be spaced apart from the first coolant line and connecting the battery chiller and the battery of the vehicle to circulate coolant; a third bypass line branching from the refrigerant circulation line between the outdoor condenser and the evaporator and bypassing the refrigerant that has passed through the outdoor condenser to the compressor; a fourth bypass line branching from the first bypass line between the outdoor condenser and the evaporator and bypassing the refrigerant that has passed through the indoor condenser to the evaporator; and a coolant control means that connects the first coolant line and the second coolant line and controls the flow of coolant circulating in the first coolant line and the second coolant line. When in a dehumidifying mode in a heating state, the indoor The refrigerant that has passed through the condenser recovers the waste heat of the electrical parts through a waste heat chiller connected to the first bypass line, and some of the refrigerant that has passed through the indoor condenser circulates to the evaporator through the fourth bypass line. A vehicle cooling and heating system that improves dehumidification performance and cools the battery by circulating the refrigerant passing through the outdoor condenser through the refrigerant circulation line to the battery chiller and the evaporator in the cooling mode.

Description

차량용 냉난방 시스템{Cooling and heating system for vehicle}Cooling and heating system for vehicle}

본 발명은 차량의 실내를 냉방 또는 난방할 수 있게 하는 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating system for a vehicle that can cool or heat the interior of a vehicle.

차량용 공조장치는 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방 시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방 시스템은, 증발기의 외부로 통과하는 공기와 증발기 내부로 흐르는 냉매를 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방 시스템은 냉각수 사이클의 히터코어 측에서 히터코어 외부를 통과하는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어 차량 실내를 난방하도록 구성된다.An air conditioning system for a vehicle typically includes a cooling system for cooling the interior of the vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. The cooling system is configured to cool the vehicle interior by converting the air passing through the outside of the evaporator and the refrigerant flowing inside the evaporator into cold air by heat exchange, and the heating system is configured to cool the vehicle interior by converting the air passing through the outside of the evaporator into cold air. It is configured to heat the vehicle interior by exchanging heat with the coolant flowing inside the heater core and converting it into warmth.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨데 2개의 열교환기와, 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방과 난방이 가능하게 된다.Meanwhile, unlike the vehicle air conditioning system described above, a heat pump system is being applied that can selectively perform cooling and heating by changing the flow direction of the refrigerant using one refrigerant cycle. For example, two heat exchangers and , Equipped with a direction control valve that can change the flow direction of the refrigerant. Therefore, cooling and heating are possible depending on the flow direction of the refrigerant by the direction control valve.

이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일 예가 도 1에 도시되어 있다.Various types of vehicle heat pump systems have been proposed, a representative example of which is shown in FIG. 1.

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 실내 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 실내 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1바이패스 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기(60)와, 상기 증발기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(62)와, 상기 증발기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기(50)와, 상기 증발기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스 밸브(58)를 포함하여 이루어진다. 도 1 중 도면부호 10은 상기 실내 열교환기(32)와 증발기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.The vehicle heat pump system shown in FIG. 1 includes a compressor 30 that compresses and discharges refrigerant, and an indoor heat exchanger 32 that dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor 30, and is installed in a parallel structure to A first expansion valve 34 and a first bypass valve 36 that selectively allow the refrigerant passing through the heat exchanger 32 to pass, and the first expansion valve 34 or the first bypass valve 36 An outdoor heat exchanger (48) that heat-exchanges the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger, an evaporator (60) that evaporates the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger (48), and a gaseous and liquid phase of the refrigerant that has passed through the evaporator (60). An accumulator 62 that separates the refrigerant, an internal heat exchanger 50 that exchanges heat between the refrigerant supplied to the evaporator 60 and the refrigerant returning to the compressor 30, and the refrigerant supplied to the evaporator 60 are selectively selected. a second expansion valve 56 that expands, and is installed in parallel with the second expansion valve 56 to selectively connect the outlet side of the outdoor heat exchanger 48 and the inlet side of the accumulator 62. It includes a second bypass valve (58). In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an air conditioning case in which the indoor heat exchanger 32 and the evaporator 60 are built, reference numeral 12 denotes a temperature control door that controls the mixing amount of cold and warm air, and reference numeral 20 denotes an inlet of the air conditioning case. Indicates each blower installed in .

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 난방모드가 가동될 경우에는 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2바이패스 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 실내 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.According to the conventional vehicle heat pump system configured as described above, when the heating mode is operated, the first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are closed, and the first expansion valve 34 and the second bypass valve 56 are closed. Pass valve 58 is opened. Additionally, the temperature control door 12 operates as shown in FIG. 1. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 is the indoor heat exchanger 32, the first expansion valve 34, the outdoor heat exchanger 48, the high pressure part 52 of the internal heat exchanger 50, and the second bypass valve ( 58), the accumulator 62, and the low pressure part 54 of the internal heat exchanger 50 in that order and then return to the compressor 30. That is, the indoor heat exchanger 32 functions as a heater, and the outdoor heat exchanger 48 functions as an evaporator.

냉방모드가 가동될 경우에는 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 실내 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내 열교환기(32), 제1바이패스 밸브(36), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 증발기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 이때, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 실내 열교환기(32)는 난방모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the cooling mode is activated, the first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are opened, and the first expansion valve 34 and the second bypass valve 58 are closed. Additionally, the temperature control door 12 closes the passage of the indoor heat exchanger 32. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 is the indoor heat exchanger 32, the first bypass valve 36, the outdoor heat exchanger 48, the high pressure part 52 of the internal heat exchanger 50, and the second expansion valve 56. ), the evaporator 60, the accumulator 62, and the low pressure part 54 of the internal heat exchanger 50 in that order and then return to the compressor 30. At this time, the indoor heat exchanger 32 closed by the temperature control door 12 functions as a heater in the same way as in the heating mode.

그러나, 상기 차량용 히트펌프 시스템은, 난방 모드시 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치된 실내 열교환기(32)가 난방기 역할, 즉, 방열하여 난방을 수행하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 공조케이스(10)의 외부, 즉, 차량의 엔진룸 전방측에 설치되어 외기와 열교환하는 증발기 역할 즉 흡열을 하게 된다.However, in the vehicle heat pump system, in the heating mode, the indoor heat exchanger 32 installed inside the air conditioning case 10 acts as a heater, that is, performs heating by dissipating heat, and the outdoor heat exchanger 48 It is installed outside the air conditioning case 10, that is, on the front side of the engine room of the vehicle, and serves as an evaporator that exchanges heat with the outside air, that is, absorbs heat.

이때, 외기온도가 영하로 내려갈 경우나 실외열교환기(48)에 착상이 발생할 경우 상기 실외열교환기(48)가 흡열을 거의 하지 못함으로서, 시스템 내의 냉매 온도 및 압력이 낮아져 차 실내로 토출되는 공기의 온도가 떨어져 난방성능이 저하되는 문제가 있다.At this time, when the outside temperature falls below freezing or when damage occurs in the outdoor heat exchanger (48), the outdoor heat exchanger (48) hardly absorbs heat, so the temperature and pressure of the refrigerant in the system are lowered, causing the air discharged into the vehicle interior. There is a problem that heating performance deteriorates as the temperature drops.

상기한 문제를 해결하기 위해, 국내 특허등록번호 제10-1342931호는 실외열교환기의 착상 시, 제상모드를 수행하여 냉매가 실외열교환기를 바이패스하고 열공급수단을 통해 차량 전장품의 폐열을 회수하도록 함으로써, 상기 실외열교환기의 착상 시는 물론 외기온도가 영하인 경우에도 난방을 계속 수행할 수 있도록 한 것이다.In order to solve the above problem, Domestic Patent Registration No. 10-1342931 performs a defrost mode when the outdoor heat exchanger is installed, allowing the refrigerant to bypass the outdoor heat exchanger and recover waste heat from vehicle electrical components through a heat supply means. , It is possible to continue heating not only when the outdoor heat exchanger is installed, but also when the outside temperature is below zero.

그러나, 상기 실외열교환기의 착상이나 외기온도 조건에 따라 냉매가 상기 실외열교환기를 바이패스하고 열원으로 차량 전장품의 폐열만을 사용하게 되는데, 이때 실외열교환기에 냉매가 적체됨으로 인한 냉매 부족으로 열교환 성능이 저하됨과 상기 전장품의 폐열 회수량이 충분하지 않아 난방성능이 저하되는 문제가 있다. However, depending on the design of the outdoor heat exchanger or the outdoor temperature conditions, the refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger and only waste heat from vehicle electrical components is used as a heat source. In this case, heat exchange performance deteriorates due to a shortage of refrigerant due to refrigerant accumulation in the outdoor heat exchanger. There is a problem in that heating performance deteriorates due to insufficient waste heat recovery from the electrical equipment.

더불어 종래의 히트펌프 시스템은 난방 제습 시, 냉방모드와 난방모드의 냉매흐름을 가지도록 구성되어, 상기 실외열교환기를 통과하는 냉매가 응축되면서, 증발기의 냉매온도가 급격하게 떨어질 수 있어, 구동효율이 저하될 수 있다.In addition, the conventional heat pump system is configured to have a cooling mode and a heating mode refrigerant flow during heating and dehumidification. As the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger condenses, the refrigerant temperature in the evaporator may drop rapidly, reducing driving efficiency. may deteriorate.

또한, 종래의 히트펌프 시스템은, 냉난방모드만 수행할 뿐 차량 배터리의 열교환 기능이 없어 배터리 냉각을 위해 별도의 장치를 구성해야 하는 문제점이 있다.In addition, the conventional heat pump system only performs a cooling and heating mode and does not have a heat exchange function for the vehicle battery, so there is a problem that a separate device must be configured to cool the battery.

본 발명은, 전장부의 폐열 및 배터리의 폐열을 이용할 수 있어 난방성능을 향상시킬 수 있고, 냉방모드 및 난방모드 시 각각 배터리를 냉각하여 배터리의 열관리가 가능하도록 하며, 난방모드 시 실외컨덴서의 냉매와 냉동오일의 적체를 해소하고, 난방 제습 시 난방 성능 및 제습성능을 증대시킬 수 있는 차량용 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention can improve heating performance by using the waste heat of electrical parts and the waste heat of the battery, and enables thermal management of the battery by cooling the battery in cooling mode and heating mode, respectively. In heating mode, the refrigerant of the outdoor condenser and The purpose is to provide a cooling and heating system for vehicles that can eliminate the backlog of refrigeration oil and increase heating and dehumidification performance during heating and dehumidification.

본 발명은, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어, 상기 실외컨덴서를 통과하여 상기 증발기로 공급되는 냉매와, 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 공급되는 냉매를 서로 열교환시키는 내부열교환기와; 상기 실내컨덴서와 실외컨덴서를 연결하는 상기 냉매순환라인 상에서 분기되어 폐열 칠러와 연결되고, 상기 실내컨덴서에서 배출된 냉매를 선택적으로 폐열 칠러로 바이패스시키는 제1바이패스라인과; 상기 내부열교환기와 증발기를 연결하는 상기 냉매순환라인 상에서 분기되어 배터리 칠러와 연결되고, 상기 내부열교환기를 통과한 냉매를 선택적으로 배터리 칠러로 바이패스시키는 제2바이패스라인과; 상기 냉매순환라인에 제1바이패스라인을 통해 상기 압축기와 연결되는 폐열 칠러와; 상기 냉매순환라인에 제2바이패스라인을 통해 상기 압축기와 연결되는 배터리 칠러와; 상기 폐열 칠러와 연결되는 상기 제1바이패스라인에 구비되어, 상기 폐열 칠러로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제1전자변과; 상기 배터리 칠러와 연결되는 상기 제2바이패스라인에는 상기 배터리 칠러로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제2전자변과; 상기 실외컨덴서에 인접하게 배치되는 전장 라디에이터와 전장부와 상기 폐열 칠러를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인과; 상기 제1냉각수라인과 이격되게 배치되고, 상기 배터리 칠러와 차량의 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인과; 상기 실외컨덴서와 상기 증발기 사이의 냉매순환라인에서 분기되어, 상기 실외컨덴서를 통과한 냉매를 상기 압축기로 바이패스하는 제3바이패스라인과; 상기 폐열 칠러의 공급단 측의 상기 제 1바이패스라인에서 분기되어 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매를 상기 증발기로 바이패스하는 제4바이패스라인과; 상기 제3바이패스라인 상에 구비되어, 상기 냉매순환라인에서 상기 압축기로 공급되는 냉매가 선택적으로 공급하도록 상기 제3바이패스라인을 개폐하는 제3솔레노이드밸브와; 상기 증발기의 전단의 상기 제4바이패스라인 상에 구비되어, 상기 냉매순환라인에서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 선택적으로 공급하도록 상기 제4바이패스라인을 개폐하는 오리피스를 포함하는 제4솔레노이드밸브; 및 상기 제1냉각수라인과 상기 제2냉각수라인을 연결하며 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환하는 냉각수의 흐름을 조절하는 냉각수조절수단;을 포함하며, 난방상태에서 제습모드 시에는 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인에 연결된 폐열 칠러를 통해 전장부의 폐열을 회수함과 더불어 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매 중 일부의 냉매가 상기 제4바이패스라인을 통해 증발기로 순환시키면서 제습성능을 향상시키고, 냉방모드 시에는 상기 실외컨덴서를 통과한 냉매가 상기 냉매순환라인을 통해 상기 배터리 칠러 및 상기 증발기로 순환되게 하면서 배터리를 냉각하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.The present invention includes an internal heat exchanger provided on the refrigerant circulation line to exchange heat with the refrigerant supplied to the evaporator through the outdoor condenser and the refrigerant supplied to the compressor through the evaporator; a first bypass line branched from the refrigerant circulation line connecting the indoor condenser and the outdoor condenser and connected to a waste heat chiller, and selectively bypassing the refrigerant discharged from the indoor condenser to the waste heat chiller; a second bypass line branched from the refrigerant circulation line connecting the internal heat exchanger and the evaporator and connected to a battery chiller, and selectively bypassing the refrigerant passing through the internal heat exchanger to the battery chiller; a waste heat chiller connected to the compressor through a first bypass line in the refrigerant circulation line; a battery chiller connected to the compressor through a second bypass line in the refrigerant circulation line; a first electromagnetic valve provided in the first bypass line connected to the waste heat chiller and controlling a flow rate of refrigerant supplied to the waste heat chiller; The second bypass line connected to the battery chiller includes a second electronic valve that regulates the flow rate of refrigerant supplied to the battery chiller; a first coolant line that connects the electric radiator and electric parts disposed adjacent to the outdoor condenser and the waste heat chiller to circulate coolant; a second coolant line disposed to be spaced apart from the first coolant line and connecting the battery chiller and the battery of the vehicle to circulate coolant; a third bypass line branching from the refrigerant circulation line between the outdoor condenser and the evaporator and bypassing the refrigerant that has passed through the outdoor condenser to the compressor; a fourth bypass line branching from the first bypass line at the supply end of the waste heat chiller and bypassing the refrigerant that has passed through the indoor condenser to the evaporator; a third solenoid valve provided on the third bypass line to open and close the third bypass line to selectively supply refrigerant supplied from the refrigerant circulation line to the compressor; A fourth orifice is provided on the fourth bypass line in front of the evaporator and opens and closes the fourth bypass line to expand and selectively supply the refrigerant supplied from the refrigerant circulation line to the evaporator. solenoid valve; and a coolant control means that connects the first coolant line and the second coolant line and controls the flow of coolant circulating in the first coolant line and the second coolant line. When in a dehumidifying mode in a heating state, the indoor The refrigerant that has passed through the condenser recovers the waste heat of the electrical parts through a waste heat chiller connected to the first bypass line, and some of the refrigerant that has passed through the indoor condenser circulates to the evaporator through the fourth bypass line. A cooling and heating system for a vehicle is provided that improves dehumidification performance and cools the battery while allowing the refrigerant passing through the outdoor condenser to circulate through the refrigerant circulation line to the battery chiller and the evaporator in a cooling mode.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은, 전장부와, 전장 라디에이터와 폐열 칠러를 연결하는 제1냉각수라인과, 제1냉각수라인과 이격되게 배치되며 배터리 칠러와 배터리를 연결하는 제2냉각수라인을 설치하고, 제1, 2냉각수라인을 냉각수조절수단으로 연결하여 난방모드 시에는 폐열 칠러를 통해 전장부의 폐열과 배터리 칠러를 통해 배터리의 폐열을 이용할 수 있어 난방성능을 향상시킬 수 있다.The cooling and heating system for a vehicle according to the present invention includes a first coolant line connecting the electrical parts, an electrical radiator, and a waste heat chiller, and a second coolant line that is spaced apart from the first coolant line and connects the battery chiller and the battery. , by connecting the first and second coolant lines with a coolant control means, in heating mode, waste heat from the electrical parts through the waste heat chiller and waste heat from the battery through the battery chiller can be used, thereby improving heating performance.

또한, 실외컨덴서에 남아있는 냉매와 냉동오일을 제 3바이패스라인을 통해 압축기로 회수할 수 있고, 냉방모드 시에는 배터리를 냉각하여 배터리의 열관리가 가능하다. 더불어, 오리피스를 포함하는 제4바이패스라인이 구비되어 난방 제습 모드시, 실내컨덴서를 통과한 냉매를 증발기로 팽창하며 바이패스할 수 있어, 증발기의 제습성능을 향상시킬 수 있으며, 실외컨덴서를 바이패스하여 난방성능을 증대시킬 수 있다. In addition, the refrigerant and refrigeration oil remaining in the outdoor condenser can be recovered to the compressor through the third bypass line, and heat management of the battery is possible by cooling the battery in cooling mode. In addition, a fourth bypass line including an orifice is provided, so that in heating and dehumidifying mode, the refrigerant that has passed through the indoor condenser can be expanded and bypassed to the evaporator, improving the dehumidifying performance of the evaporator and bypassing the outdoor condenser. Heating performance can be increased by passing.

또한, 전장 라디에이터를 통해 전장부는 물론 배터리까지 냉각할 수 있어 배터리 냉각을 위해 별도의 전장 라디에이터를 설치할 필요가 없어 원가를 절감할 수 있으며, 전장 라디에이터와 배터리 칠러 및 가열수단을 이용하여 배터리의 냉각 뿐만 아니라 가열까지 수행할수 있어 배터리의 온도를 최적으로 유지하여 배터리의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the electric radiator can cool not only the electric parts but also the battery, so there is no need to install a separate electric radiator for battery cooling, thereby reducing costs. By using the electric radiator, battery chiller, and heating means, it is possible to cool not only the battery but also the battery. In addition, it can even perform heating, thereby maintaining the temperature of the battery optimally and improving battery efficiency.

도 1은 종래 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매가 순환하는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시, 냉매가 순환하는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매가 순환하는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 상태에서 제습모드 시, 냉매가 순환하는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템의 배터리 냉각모드 시, 냉매가 순환하는 상태를 도시한 도면이다.
1 is a configuration diagram showing a conventional vehicle heat pump system.
Figure 2 is a configuration diagram showing a cooling and heating system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a state in which refrigerant circulates in the cooling mode of the vehicle cooling and heating system according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a state in which refrigerant circulates in the battery cooling mode in the cooling mode of the vehicle cooling and heating system according to the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a state in which refrigerant circulates in the heating mode of the vehicle cooling and heating system according to the present invention.
Figure 6 is a diagram illustrating the circulation of refrigerant in the dehumidifying mode in the heating mode of the vehicle cooling and heating system according to the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a state in which refrigerant circulates in the battery cooling mode of the vehicle cooling and heating system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방 시스템(1)은, 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)와, 실외컨덴서(130)와, 증발기(140)와, 폐열 칠러(150)와, 배터리 칠러(160)와, 제1냉각수라인(W1)과, 제2냉각수라인(W2)과, 냉각수조절수단(170)을 포함하고, 제1솔레노이드밸브(181)를 포함하는 팽창밸브(180), 내부열교환기(190), PTC히터(200), 어큐뮬레이터(210), 제2솔레노이드밸브(220), 제3솔레노이드밸브(230), 제 4솔레노이드밸브(240)를 더 포함할 수 있다.2 to 7, the vehicle cooling and heating system 1 according to an embodiment of the present invention includes a compressor 110, an indoor condenser 120, an outdoor condenser 130, an evaporator 140, and , a waste heat chiller 150, a battery chiller 160, a first coolant line (W1), a second coolant line (W2), a coolant control means 170, and a first solenoid valve 181. An expansion valve (180), an internal heat exchanger (190), a PTC heater (200), an accumulator (210), a second solenoid valve (220), a third solenoid valve (230), and a fourth solenoid valve (240). More may be included.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템(1)은 냉매가 순환하는 냉매순환라인(R)에는 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)와, 실외컨덴서(130)와, 증발기(140)가 연결되며, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.Referring to Figure 2, the vehicle cooling and heating system (1) according to the present invention includes a compressor (110), an indoor condenser (120), an outdoor condenser (130), and an evaporator ( 140) is connected, and is preferably applied to electric vehicles or hybrid vehicles.

상기 냉매순환라인(R) 상에는 상기 실외컨덴서(130) 및 상기 증발기(140)를 바이패스하는 제1바이패스라인(R1)과, 상기 증발기(140)를 바이패스하는 제2바이패스라인(R2)을 구비하며, 제1바이패스라인(R1)에는 폐열 칠러(150)가 설치되고, 제2바이패스라인(R2)에는 배터리 칠러(160)를 연결 설치한다. 더불어, 상기 실외컨덴서(130)와 상기 증발기(140) 사이의 냉매순환라인(R)에서 분기되어, 상기 실외컨덴서(130)를 통과한 냉매를 상기 압축기(110)로 바이패스하는 제3바이패스라인(R3)을 구비한며, 상기 실외컨덴서(130)와 상기 증발기(140) 사이의 상기 제 1바이패스라인(R1)에서 분기되어 상기 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매를 상기 증발기(140)로 바이패스하는 제4바이패스라인(R4)을 구비한다.On the refrigerant circulation line (R), there is a first bypass line (R1) that bypasses the outdoor condenser (130) and the evaporator (140), and a second bypass line (R2) that bypasses the evaporator (140). ), a waste heat chiller 150 is installed in the first bypass line (R1), and a battery chiller 160 is connected and installed in the second bypass line (R2). In addition, a third bypass is branched from the refrigerant circulation line (R) between the outdoor condenser 130 and the evaporator 140 and bypasses the refrigerant passing through the outdoor condenser 130 to the compressor 110. It has a line (R3), and the refrigerant that branches off from the first bypass line (R1) between the outdoor condenser (130) and the evaporator (140) and passes through the indoor condenser (120) is transferred to the evaporator (140). ) is provided with a fourth bypass line (R4) that bypasses.

상기 냉매순환라인(R) 상에 설치되는 상기 압축기(110)는 엔진 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온고압의 기체 상태로 토출하게 된다.The compressor 110 installed on the refrigerant circulation line (R) receives power from an engine or a motor, and while operating, sucks and compresses the refrigerant and then discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state.

상기 압축기(110)는, 냉방모드 시에는 상기 증발기(140)에서 배출되는 냉매를 흡입, 압축하여 실내컨덴서(120)로 공급하게 되고, 난방모드 시에는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 이동하는 냉매를 흡입, 압축하여 상기 실내컨덴서(120)로 공급하게 된다.In the cooling mode, the compressor 110 sucks and compresses the refrigerant discharged from the evaporator 140 and supplies it to the indoor condenser 120, and in the heating mode through the first bypass line (R1). The moving refrigerant is sucked in, compressed, and supplied to the indoor condenser (120).

아울러, 상기 압축기(110)는 난방모드 상태에서 제습모드 시에는, 제1바이패스라인(R1) 상의 폐열 칠러(150)에서 유출되는 냉매 및 상기 냉매순환라인(R)에서 상기 제4바이패스라인(R4)을 순환하여 상기 증발기(140)에서 배출되는 냉매를 흡입, 압축하여 상기 실내컨덴서(120)로 공급하게 된다.In addition, when the compressor 110 is in the dehumidifying mode in the heating mode, the refrigerant flowing out of the waste heat chiller 150 on the first bypass line (R1) and the refrigerant circulation line (R) are connected to the fourth bypass line. By circulating (R4), the refrigerant discharged from the evaporator 140 is sucked in, compressed, and supplied to the indoor condenser 120.

상기 실내컨덴서(120)는 공조케이스(C)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(C) 내를 유동하는 공기와 상기 압축기(110)에서 토출되는 냉매를 열교환시키게 된다.The indoor condenser 120 is installed inside the air conditioning case (C) and is connected to the refrigerant circulation line (R) on the outlet side of the compressor 110, so that the air flowing inside the air conditioning case (C) and the compressor The refrigerant discharged from (110) undergoes heat exchange.

상기 공조케이스(C) 내부에는 증발기(140)가 설치되며, 상기 증발기(140)는 상기 압축기(110)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결되어 상기 공조케이스(C) 내를 유동하는 공기와 냉매를 열교환시키게 된다.An evaporator 140 is installed inside the air conditioning case (C), and the evaporator 140 is connected to the refrigerant circulation line (R) on the inlet side of the compressor 110 to generate air flowing within the air conditioning case (C). Heat exchange occurs between the refrigerant and the refrigerant.

상기 실내컨덴서(120)는 난방모드 시 응축기 역할을 수행하게 되고, 상기 증발기(140)는 냉방모드 시에는 증발기 역할을 수행하며, 난방모드 시에는 냉매가 공급되지 않아 작동이 정지되고, 제습모드 시에는 냉매가 일부 공급되어 증발기 역할을 수행하게 된다.The indoor condenser 120 functions as a condenser in the heating mode, and the evaporator 140 functions as an evaporator in the cooling mode. In the heating mode, the operation is stopped because the refrigerant is not supplied, and in the dehumidifying mode, the indoor condenser 120 functions as an evaporator. Some refrigerant is supplied to it to function as an evaporator.

상기 실내컨덴서(120) 및 상기 증발기(140)는 상기 공조케이스(C)의 내부에 서로 일정간격 이격되게 설치되며, 상기 공조케이스(C) 내의 공기유동방향 상류측으로부터 상기 증발기(140)와 상기 실내컨덴서(120)가 순차적으로 설치된다.The indoor condenser 120 and the evaporator 140 are installed at a certain distance from each other inside the air conditioning case (C), and the evaporator 140 and the evaporator 140 are connected from the upstream side of the air flow direction in the air conditioning case (C). Indoor condensers 120 are installed sequentially.

상기 공조케이스(C)의 내부에는 온도조절도어(D)가 설치되며, 상기 온도조절도어(D)는 상기 증발기(140)와 상기 실내컨덴서(120) 사이에 설치되어 상기 실내컨덴서(120)를 바이패스하는 공기의 양과 통과하는 공기의 양을 조절하는 역할을 한다.A temperature control door (D) is installed inside the air conditioning case (C), and the temperature control door (D) is installed between the evaporator 140 and the indoor condenser 120 to control the indoor condenser 120. It controls the amount of bypassing air and the amount of passing air.

상기 온도조절도어(D)는 상기 실내컨덴서(120)를 바이패스하는 공기의 양과 실내컨덴서(120)를 통과하는 공기의 양을 조절하여 상기 공조케이스(C)에서 토출되는 공기의 온도를 조절하게 된다.The temperature control door (D) controls the temperature of the air discharged from the air conditioning case (C) by controlling the amount of air bypassing the indoor condenser 120 and the amount of air passing through the indoor condenser 120. do.

도 3을 참조하면, 냉방모드 시에는 상기 온도조절도어(D)를 통해 상기 실내컨덴서(120)의 전방측 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 상기 증발기(140)를 통과한 냉풍이 상기 실내컨덴서(120)를 바이패스하여 차량의 실내로 공급됨으로 최대 냉방을 수행하게 된다.Referring to FIG. 3, in the cooling mode, when the front passage of the indoor condenser 120 is completely closed through the temperature control door (D), cold air passing through the evaporator 140 flows into the indoor condenser 120. ) is bypassed and supplied to the interior of the vehicle to achieve maximum cooling.

도 5를 참조하면, 난방모드 시에는 상기 온도조절도어(D)를 통해 상기 실내컨덴서(120)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기 역할을 하는 상기 실내컨덴서(120)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차량의 실내로 공급됨으로써 최대 난방이 수행되게 된다.Referring to FIG. 5, in the heating mode, when the passage bypassing the indoor condenser 120 is completely closed through the temperature control door (D), all air flows into the indoor condenser 120, which serves as a condenser. As it passes, it is converted into warm air, and this warm air is supplied to the interior of the vehicle, thereby achieving maximum heating.

상기 제1바이패스라인(R1) 상에는 폐열 칠러(150)가 설치되고, 상기 제2바이패스라인(R2) 상에는 배터리 칠러(160)가 설치되며, 상기 폐열 칠러(150)는 상기 제1바이패스라인(R1)을 유동하는 냉매와 후술되는 제1냉각수라인(W1)을 순환하는 냉각수를 열교환시키게 되고, 상기 배터리 칠러(160)는 상기 제2바이패스라인(R2)을 유동하는 냉매와 후술되는 제2냉각수라인(W2)을 순환하는 냉각수를 열교환시키게 된다.A waste heat chiller 150 is installed on the first bypass line (R1), a battery chiller 160 is installed on the second bypass line (R2), and the waste heat chiller 150 is installed in the first bypass line (R2). Heat is exchanged between the refrigerant flowing in the line (R1) and the coolant circulating in the first coolant line (W1), which will be described later, and the battery chiller 160 is connected to the refrigerant flowing in the second bypass line (R2). The coolant circulating in the second coolant line (W2) undergoes heat exchange.

도 3에 도시된 냉방모드 시에는 상기 제1바이패스라인(R1)과 제2바이패스라인(R2)으로는 냉매가 흐르지 않지만, 도 4에 도시된 냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시에는 제2바이패스라인(R2)으로는 냉매가 흐르게 되고 이때, 배터리 칠러(160)는 제2바이패스라인(R2)의 냉매와 제2냉각수라인(W2)의 냉각수를 열교환시켜 냉각수를 냉각시킴으로써 배터리(B)를 냉각할 수 있어 배터리(B)의 열관리가 가능하게 된다.In the cooling mode shown in FIG. 3, the refrigerant does not flow through the first bypass line (R1) and the second bypass line (R2), but in the battery cooling mode in the cooling mode shown in FIG. 4, the second bypass line (R1) and the second bypass line (R2) do not flow. Refrigerant flows through the bypass line (R2), and at this time, the battery chiller 160 cools the coolant by heat exchanging the refrigerant in the second bypass line (R2) and the coolant in the second coolant line (W2) to cool the battery (B). ) can be cooled, making heat management of the battery (B) possible.

도 5를 참조하면, 난방모드 시에는 상기 제1바이패스라인(R1)으로 냉매가 흐르게 되어, 상기 폐열 칠러(150)는 제1바이패스라인(R1)의 냉매와, 제1냉각수라인(W1)을 순환하는 냉각수 및 제2냉각수라인(W2)을 순환하는 냉각수를 열교환시킴으로써 전장부의 폐열은 물론 상기 배터리(B)의 폐열까지 이용할 수 있어 난방성능을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 5, in the heating mode, the refrigerant flows through the first bypass line (R1), and the waste heat chiller 150 uses the refrigerant in the first bypass line (R1) and the first coolant line (W1). ) and the coolant circulating in the second coolant line (W2) are exchanged for heat, so that not only the waste heat of the electrical parts but also the waste heat of the battery (B) can be used, thereby improving heating performance.

이처럼 상기 실외컨덴서(130)가 착상이나 외기온도의 조건에 따라 냉매가 실외컨덴서(130)를 바이패스하는 모드에서도 전장부의 폐열과 배터리(B)의 폐열을 이용할 수 있어 열원부족에 의한 실내 토출온도의 변화를 최소화할 수 있게 된다. In this way, even in the mode in which the refrigerant bypasses the outdoor condenser 130 according to the conditions of the outdoor condenser 130 or the outdoor temperature, the waste heat of the electrical parts and the waste heat of the battery (B) can be used, thereby reducing the indoor discharge temperature due to lack of heat source. changes can be minimized.

상기 전장부와 상기 전장 라디에이터(132)와 상기 폐열 칠러(150)는 제1냉각수라인(W1)에 의해 연결되고, 상기 배터리 칠러(160)와 차량의 배터리(B)는 제2냉각수라인(W2)에 의해 연결되며, 상기 제1냉각수라인(W1)과 상기 제2냉각수라인(W2)은 냉각수조절수단(170)에 의해 연결된다.The electrical unit, the electrical radiator 132, and the waste heat chiller 150 are connected by a first coolant line (W1), and the battery chiller 160 and the vehicle battery (B) are connected by a second coolant line (W2). ), and the first coolant line (W1) and the second coolant line (W2) are connected by a coolant control means (170).

상기 제1냉각수라인(W1)에는 냉각수를 저장하는 리저버 탱크(RT)가 설치되고, 상기 제2냉각수라인(W2)에는 냉각수를 순환시키는 제2펌프(P2)가 설치되며, 상기 냉각수조절수단(170)의 연결라인(172)에는 냉각수를 순환시키는 제1펌프(P1)가 설치되고, 상기 리저버 탱크(RT)에는 상기 제2냉각수라인(W2)와 연결되는 바이패스 라인(173)이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 바이패스라인(173)에 의해 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)이 연결되어 상기 리저버 탱크(RT)를 중심으로 제1냉각수라인(W1)에서 오버플로우되는 냉각수는 제2냉각수라인(W2)로 유동하고, 제2냉각수라인(W2)에서 오버플로우되는 냉각수는 제1냉각수라인(W1)으로 유동하게 된다.A reservoir tank (RT) for storing coolant is installed in the first coolant line (W1), a second pump (P2) for circulating coolant is installed in the second coolant line (W2), and the coolant control means ( A first pump (P1) that circulates coolant is installed in the connection line (172) of 170), and a bypass line (173) connected to the second coolant line (W2) is provided in the reservoir tank (RT). It is desirable. The first coolant line (W1) and the second coolant line (W2) are connected by the bypass line 173, and the coolant overflowing from the first coolant line (W1) centered on the reservoir tank (RT) It flows into the second coolant line (W2), and the coolant overflowing from the second coolant line (W2) flows into the first coolant line (W1).

상기 제1냉각수라인(W1)에는 폐열 칠러(150)와, 전장 라디에이터(132)와, 리저버 탱크(RT)가 냉각수 흐름방향으로 순차적으로 연결되고, 상기 제2냉각수라인(W2)에는 제2펌프(P2)와, 배터리(B)와, 배터리 칠러(160)가 냉각수 흐름방향으로 순차적으로 연결되며, 상기 제2냉각수라인(W2)에는 상기 배터리(B)로 순환하는 냉각수를 가열하는 가열수단(H)이 설치되는 것이 바람직하다.A waste heat chiller 150, a full-length radiator 132, and a reservoir tank (RT) are sequentially connected to the first coolant line (W1) in the coolant flow direction, and a second pump is connected to the second coolant line (W2). (P2), battery (B), and battery chiller 160 are sequentially connected in the coolant flow direction, and the second coolant line (W2) has a heating means for heating the coolant circulating to the battery (B). H) is preferably installed.

상기 제2냉각수라인(W2)에 가열수단(H)이 설치됨으로써 외기온도가 낮은 조건인 외기온도가 영하로 내려간 경우와 같이 배터리(B)의 승온이 필요한 조건에서는 상기 가열수단(H)을 통해 배터리(B)로 순환되는 냉각수를 가열하여 배터리(B)의 온도를 최적으로 유지함으로써 배터리(B)의 효율을 향상시키게 된다. 상기 가열수단(H)으로는 전기가열식 히터를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 가열수단(H)은 상기 배터리(B)의 입구측 제2냉각수라인(W2)에 설치되는 것이 바람직하다. 전장부는 모터와, 충전기와, 인버터 및, EPCU(Electric Power Control Unit)를 포함하는 것으로서, 상기 전장부는 후술되는 연결라인(172)에 구비될 수 있다.As the heating means (H) is installed in the second coolant line (W2), in conditions where the temperature of the battery (B) needs to be increased, such as when the outside temperature falls below freezing, the heating means (H) is used. By heating the coolant circulating in the battery (B) and maintaining the temperature of the battery (B) optimally, the efficiency of the battery (B) is improved. It is preferable to use an electric heater as the heating means (H), and the heating means (H) is preferably installed in the second coolant line (W2) at the inlet side of the battery (B). The electrical unit includes a motor, a charger, an inverter, and an EPCU (Electric Power Control Unit), and the electrical unit may be provided on a connection line 172, which will be described later.

상기 냉각수조절수단(170)은 상기 제1냉각수라인(W1) 및 제2냉각수라인(W2)으로 순환하는 냉각수의 흐름을 조절하며, 상기 냉각수조절수단(170)은 연결라인(172)과, 조절밸브(174)를 포함한다. 상기 제1냉각수라인(W1)과 상기 제2냉각수라인(W2)이 연결됨으로써, 난방모드 시에는 냉각수가 배터리 칠러(160)를 순환되게 하면서 배터리(B)를 냉각하여 배터리(B)의 열관리가 가능하도록 한다. 더불어, 상기 연결라인(172)에는 냉각수를 순환시키는 제1펌프(P1)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 제1펌프(P1)가 연결라인(172)에 구비되는 것을 한정하는 것은 아니며, 상기 제1펌프(P1)는 제1냉각수라인(W1)에 구비될 수 있다. 더불어, 난방 모드시에는 상기 폐열 칠러(150)를 통해 전장부 및 상기 배터리(B)의 폐열과 상기 실외컨덴서(130)의 적체된 냉매와 냉매오일을 회수할 수 있게 된다.The coolant control means 170 controls the flow of coolant circulating in the first coolant line (W1) and the second coolant line (W2), and the coolant control means 170 includes a connection line 172 and a control Includes valve 174. By connecting the first coolant line (W1) and the second coolant line (W2), in the heating mode, the coolant circulates through the battery chiller 160 and cools the battery (B), thereby improving heat management of the battery (B). Make it possible. In addition, it is preferable that the connection line 172 is provided with a first pump (P1) that circulates coolant. The first pump (P1) is not limited to being provided in the connection line 172, and the first pump (P1) may be provided in the first coolant line (W1). In addition, in the heating mode, it is possible to recover waste heat from the electric unit and the battery (B) and refrigerant and refrigerant oil accumulated in the outdoor condenser (130) through the waste heat chiller (150).

상기 냉각수조절수단(170)은 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 병렬로 연결한다. 상기 냉각수조절수단(170)의 연결라인(172)은 상기 실외컨덴서(130)와, 폐열 칠러(150)와, 배터리 칠러(160)를 병렬로 연결하고, 조절밸브(174)는 상기 제1냉각수라인(W1) 및 제2냉각수라인(W2)에 설치되어 냉각수의 흐름을 조절하게 된다. The coolant control means 170 connects the first coolant line (W1) and the second coolant line (W2) in parallel. The connection line 172 of the coolant control means 170 connects the outdoor condenser 130, the waste heat chiller 150, and the battery chiller 160 in parallel, and the control valve 174 is connected to the first coolant 170. It is installed in the line (W1) and the second coolant line (W2) to control the flow of coolant.

상기 연결라인(172)은 상기 리저버 탱크(RT)와 연결되는 제1냉각수라인(W1)과 상기 배터리(B)의 입구측과 연결되는 제2냉각수라인(W2)을 연결하는 라인과, 상기 전장 라디에이터(132)의 입구측과 연결되는 제1냉각수라인(W1)과 상기 배터리 칠러(160)의 출구측과 연결되는 제2냉각수라인(W2)을 연결하는 라인으로 구성되며, 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2)을 병렬로 연결하게 된다.The connection line 172 is a line connecting the first coolant line (W1) connected to the reservoir tank (RT) and the second coolant line (W2) connected to the inlet side of the battery (B), and the overall length It consists of a line connecting the first coolant line (W1) connected to the inlet side of the radiator 132 and the second coolant line (W2) connected to the outlet side of the battery chiller 160, and the first coolant line ( W1) and the second coolant line (W2) are connected in parallel.

상기 조절밸브(174)는 상기 폐열 칠러(150)의 입구측 제1냉각수라인(W1)과 상기 연결라인(172)의 분기지점에 설치되는 제1방향전환밸브(174a)와, 상기 폐열 칠러(150)의 출구측 제1냉각수라인(W1)과 연결되는 상기 연결라인(172)의 분기지점에 설치되는 제2방향전환밸브(174b)와, 상기 연결라인(172)과 연결되는 상기 배터리 칠러(160)의 출구측 제2냉각수라인(W2)의 분기지점에 설치되는 제3방향전환밸브(174c)를 포함하며, 상기 제1방향전환밸브(174a)와, 제2방향전환밸브(174b) 및, 제3방향전환밸브(174c)는 삼방밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.The control valve 174 includes a first direction switching valve 174a installed at a branch point of the first coolant line (W1) on the inlet side of the waste heat chiller 150 and the connection line 172, and the waste heat chiller ( A second direction switching valve (174b) installed at a branch point of the connection line (172) connected to the first coolant line (W1) on the outlet side of 150), and the battery chiller (174b) connected to the connection line (172). 160) and includes a third direction switching valve (174c) installed at a branch point of the second coolant line (W2) on the outlet side, the first direction switching valve (174a), the second direction switching valve (174b), and , the third-way switching valve 174c is preferably made of a three-way valve.

상기 냉매순환라인(R)과 상기 폐열 칠러(150)를 연결하는 제1바이패스라인(R1) 상에는 상기 폐열 칠러(150)로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제1전자변(EXV1)이 구비되고, 상기 냉매순환라인(R)과 상기 배터리 칠러(160)를 연결하는 제2바이패스라인(R2) 상에는 상기 배터리 칠러(160)로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제2전자변(EXV2)이 구비된다.A first electromagnetic valve (EXV1) is provided on the first bypass line (R1) connecting the refrigerant circulation line (R) and the waste heat chiller (150) to control the flow rate of the refrigerant supplied to the waste heat chiller (150). , A second electromagnetic valve (EXV2) is provided on the second bypass line (R2) connecting the refrigerant circulation line (R) and the battery chiller (160) to control the flow rate of the refrigerant supplied to the battery chiller (160). do.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1전자변(EXV1)은 냉방모드 시 및 냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시에는 상기 제1바이패스라인(R1)을 폐쇄하고, 상기 제2전자변(EXV2)은 냉방모드 시에는 상기 제2바이패스라인(R2)을 폐쇄하며, 상기 제2전자변(EXV2)은 냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시에는 상기 제2바이패스라인(R2)을 개방하게 된다.Referring to FIGS. 3 and 4, the first electronic valve (EXV1) closes the first bypass line (R1) in the cooling mode and in the battery cooling mode in the cooling mode, and the second electronic valve (EXV2) closes the second bypass line (R2) in the cooling mode, and the second electronic valve (EXV2) opens the second bypass line (R2) in the battery cooling mode while in the cooling mode.

도 2를 참조하면, 상기 냉매순환라인(R) 상에는 팽창밸브(180)가 설치되며, 상기 팽창밸브(180)는 상기 증발기(140) 전단에 설치되어 상기 증발기(140)의 출구부 냉매의 온도에 따라 냉매를 팽창시키는 온도감응식 밸브이고, 상기 팽창밸브(180)는 상기 증발기(140)와 연결되는 상기 냉매순환라인(R)을 개폐하는 제1솔레노이드밸브(181)를 포함하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, an expansion valve 180 is installed on the refrigerant circulation line (R), and the expansion valve 180 is installed in front of the evaporator 140 to adjust the temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator 140. It is a temperature-sensitive valve that expands the refrigerant according to the temperature, and the expansion valve 180 preferably includes a first solenoid valve 181 that opens and closes the refrigerant circulation line (R) connected to the evaporator 140. .

상기 냉매순환라인(R) 상에는 내부열교환기(190)가 설치되며, 상기 내부열교환기(190)는 상기 실외컨덴서(130)를 통과하여 상기 증발기로 공급되는 냉매와 상기 증발기(140)를 통과하여 상기 압축기(110)로 공급되는 냉매를 서로 열교환시키는 역할을 한다. An internal heat exchanger 190 is installed on the refrigerant circulation line (R), and the internal heat exchanger 190 passes through the outdoor condenser 130 and supplies the refrigerant to the evaporator and passes through the evaporator 140 to the compressor. It serves to exchange heat between the refrigerants supplied to (110).

상기 공조케이스(C)의 내부에는 PTC히터(200)가 구비되며, 상기 PTC히터(200)는 상기 실내컨덴서(120)와 인접하게 배치되면서 연결되어 상기 실내컨덴서(120)에 부족한 열원을 공급하는 역할을 하며, 상기 PTC히터(200)는 필요에 따라 설치되거나 삭제할 수 있다.A PTC heater 200 is provided inside the air conditioning case (C), and the PTC heater 200 is disposed adjacent to and connected to the indoor condenser 120 to supply insufficient heat source to the indoor condenser 120. The PTC heater 200 can be installed or removed as needed.

상기 압축기(110)와 인접하게 어큐뮬레이터(210)가 설치되며, 상기 어큐뮬레이터(210)는 상기 압축기(110)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리한 후 상기 압축기(110)로 기상 냉매만 공급하게 된다.An accumulator 210 is installed adjacent to the compressor 110, and the accumulator 210 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 110 and then supplies only the gaseous refrigerant to the compressor 110. will be supplied.

상기 실외컨덴서(130)의 입구측 전단의 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 실외컨덴서(130)와 연결되는 상기 냉매순환라인(R)을 개폐하는 제2솔레노이드밸브(220)가 설치되고, 상기 제3바이패스라인(R3)에는 상기 냉매순환라인(R)에서 상기 압축기(110)로 냉매가 선택적으로 공급되도록 상기 제3바이패스라인(R3)을 개폐하는 제3솔레노이드밸브(230)가 설치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 제4바이패스라인(R4)에는 상기 냉매순환라인(R)에서 상기 증발기(140)로 냉매가 선택적으로 공급되도록 상기 제4바이패스라인(R4)을 개폐하는 제4솔레노이드밸브(240)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 제4솔레노이드밸브(240)에는 오리피스를 포함하도록 구성되어, 상기 오리피스에 의하여 팽창가능하다.A second solenoid valve 220 is installed in the refrigerant circulation line (R) at the front end of the inlet side of the outdoor condenser 130, and opens and closes the refrigerant circulation line (R) connected to the outdoor condenser 130. A third solenoid valve 230 is installed in the third bypass line (R3) to open and close the third bypass line (R3) to selectively supply refrigerant from the refrigerant circulation line (R) to the compressor 110. It is desirable to be In addition, the fourth bypass line (R4) is provided with a fourth solenoid valve (240) that opens and closes the fourth bypass line (R4) to selectively supply refrigerant from the refrigerant circulation line (R) to the evaporator 140. It is desirable to have it installed. The fourth solenoid valve 240 is configured to include an orifice and can be expanded by the orifice.

도 4와 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1솔레노이드밸브(181)와, 제2솔레노이드밸브(220)와, 제3솔레노이드밸브(230)와, 제4솔레노이드밸브(240)와 제1방향전환밸브(174a)와, 제2방향전환밸브(174b) 및 제3방향전환밸브(174c)의 제어를 통해 상기 냉매순환라인(R)과, 제1바이패스라인(R1)과, 제2바이패스라인(R2), 제3바이패스라인(R3) 및 제4바이패스라인(R4)으로 냉매의 흐름 및 상기 제1냉각수라인(W1)과 제2냉각수라인(W2) 간의 냉각수 흐름을 다양하게 조절하게 된다.As shown in FIGS. 4, 6, and 7, the first solenoid valve 181, the second solenoid valve 220, the third solenoid valve 230, the fourth solenoid valve 240, and the The refrigerant circulation line (R), the first bypass line (R1) and the The flow of refrigerant to the 2nd bypass line (R2), the 3rd bypass line (R3), and the 4th bypass line (R4) and the flow of coolant between the first coolant line (W1) and the second coolant line (W2) It can be adjusted in various ways.

도 4는 냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시이며, 전장 라디에이터(132)에서 냉각된 냉각수는 연결라인(172)를 통해 상기 제2냉각수라인(W2)으로 순환하여 배터리(B)를 냉각하고, 상기 배터리 칠러(160)에서 냉각된 냉각수 역시 제2냉각수라인(W2)를 통해 배터리(B)로 순환하여 배터리(B)를 냉각하도록 상기 냉각수조절수단(170)이 제어하게 된다.Figure 4 shows the battery cooling mode in the cooling mode state, and the coolant cooled in the battlefield radiator 132 circulates to the second coolant line (W2) through the connection line 172 to cool the battery (B), The coolant cooled in the battery chiller 160 is also controlled by the coolant control means 170 to circulate to the battery B through the second coolant line W2 to cool the battery B.

즉, 상기 제1냉각수라인(W1)의 전장 라디에이터(132)에서 냉각된 냉각수와 상기 제2냉각수라인(W2)의 배터리 칠러(160)에서 냉각된 냉각수를 배터리(B)로 순환시켜 배터리(B)를 냉각하게 되며, 이때 상기 폐열 칠러(150) 측으로는 냉매 및 냉각수가 순환하지 않고, 상기 배터리 칠러(160) 측으로 냉매가 순환된다.That is, the coolant cooled in the full-length radiator 132 of the first coolant line (W1) and the coolant cooled in the battery chiller 160 of the second coolant line (W2) are circulated to the battery (B) to cool the battery (B). ) is cooled, and at this time, the refrigerant and cooling water do not circulate toward the waste heat chiller 150, but the refrigerant circulates toward the battery chiller 160.

도 6은 난방모드 상태에서 제습모드 시이며, 냉각수의 흐름을 살펴보면 제1냉각수라인(W1)의 전장부에서 가열된 냉각수를 제2냉각수라인(W2)의 배터리(B)로 순환하도록 냉각수조절수단(170)를 제어하게 되고, 배터리 칠러(160)로는 냉매가 순환하지 않도록 제어하며, 전장 라디에이터(132)로 냉각수가 순환하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다.Figure 6 shows the dehumidifying mode in the heating mode, and looking at the flow of coolant, the coolant control means circulates the coolant heated in the electric part of the first coolant line (W1) to the battery (B) of the second coolant line (W2). It is desirable to control (170), control to prevent refrigerant from circulating in the battery chiller (160), and control to prevent coolant from circulating to the full-length radiator (132).

도 7은 난방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시이며, 제1냉각수라인(W1)의 전장부에서 가열된 냉각수와 상기 제2냉각수라인(W2)의 배터리(B)에서 가열된 냉각수를 제2냉각수라인(W2)의 배터리(B)로 순환하도록 냉각수조절수단(170)를 제어하게 되고, 상기 배터리 칠러(160)로는 냉매가 순환하도록 제어하며, 전장 라디에이터(132)로 냉각수가 순환하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다.Figure 7 shows the battery cooling mode in the heating mode, and the coolant heated in the electrical part of the first coolant line (W1) and the coolant heated in the battery (B) of the second coolant line (W2) are connected to the second coolant line. The coolant control means 170 is controlled to circulate to the battery (B) of (W2), the refrigerant is controlled to circulate to the battery chiller 160, and the coolant is controlled not to circulate to the electric radiator 132. desirable.

도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the vehicle cooling and heating system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7 as follows.

도 3은 냉방모드 시이며, 냉매의 흐름은 제1솔레노이드밸브(181) 및 제2솔레노이드밸브(220) 개방시킨 상태에서 냉매가 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)와, 실외컨덴서(130) 및, 증발기(140)를 거쳐 다시 압축기(110)로 순환하게 되면서 차 실내의 냉방을 수행하게 된다. 상기 제1 솔레노이드밸브(181) 및 상기 제2솔레노이드밸브(220)는 개방되고, 상기 제1바이패스라인(R1)에 설치되는 제1전자변(EXV1)과 상기 제2바이패스라인(R2)에 설치되는 제2전자변(EXV2), 제3솔레노이드밸브(230) 및 제4솔레노이드밸브(240)는 폐쇄하도록 제어된다. 즉 냉매는 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)와, 상기 제2솔레노이드밸브(220), 실외컨덴서(130), 상기 상기 제1 솔레노이드밸브(181), 증발기(140), 어큐뮬레이터(210)를 거쳐 다시 압축기(110)로 순환하게 되면서 차 실내의 냉방을 수행하게 된다. 냉방모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 제1냉각수라인(W1)의 전장 라디에이터(132)에서 냉각된 냉각수는 리저버 탱크(RT)와 전장부를 순환하도록 냉각수조절수단(170)이 제어하게 된다. 3 shows the cooling mode, and the flow of refrigerant flows through the compressor 110, the indoor condenser 120, and the outdoor condenser 130 with the first solenoid valve 181 and the second solenoid valve 220 open. ) and circulates through the evaporator 140 and back to the compressor 110 to cool the interior of the vehicle. The first solenoid valve 181 and the second solenoid valve 220 are open and connected to the first electromagnetic valve (EXV1) installed in the first bypass line (R1) and the second bypass line (R2). The installed second electromagnetic valve (EXV2), third solenoid valve 230, and fourth solenoid valve 240 are controlled to close. That is, the refrigerant is used in the compressor 110, the indoor condenser 120, the second solenoid valve 220, the outdoor condenser 130, the first solenoid valve 181, the evaporator 140, and the accumulator 210. It circulates back to the compressor 110 to cool the interior of the car. Looking at the flow of coolant in the cooling mode, the coolant controlling means 170 controls the coolant cooled in the electric radiator 132 of the first coolant line (W1) to circulate through the reservoir tank (RT) and the electric parts.

도 4는 냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시이며, 냉매의 흐름은 상기 제1솔레노이드밸브(181)와 제2솔레노이드밸브(220)는 개방되고, 상기 제1바이패스라인(R1)에 설치되는 제1전자변(EXV1), 제3솔레노이드밸브(230), 및 제4솔레노이드밸브(240)는 폐쇄하도록 제어되며, 상기 제2바이패스라인(R2)에 설치되는 제2전자변(EXV2)은 개방하도록 제어된다. 즉, 냉매는 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)와, 상기 제2솔레노이드밸브(220), 실외컨덴서(130), 상기 상기 제1 솔레노이드밸브(181), 증발기(140), 어큐뮬레이터(210)를 거쳐 다시 압축기(110)로 순환하게 되고, 일부의 냉매는 상기 제2바이패스라인(R2)을 통해 배터리 칠러(160)와, 압축기(110)로 순환하면서 차 실내의 냉방을 수행하게 된다. 냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 상기 전장 라디에이터(132)에서 냉각된 냉각수는 연결라인(172)을 통해 상기 제2냉각수라인(W2)으로 순환하여 배터리(B)를 냉각하고, 상기 배터리 칠러(160)에서 냉각된 냉각수 역시 제2냉각수라인(W2)의 배터리(B)로 순환하여 배터리(B)를 냉각하도록 상기 냉각수조절수단(170)이 제어하게 된다.Figure 4 shows the battery cooling mode in the cooling mode state, and the flow of refrigerant occurs when the first solenoid valve 181 and the second solenoid valve 220 are opened and the first solenoid valve 220 is installed in the first bypass line (R1). The first electromagnetic valve (EXV1), the third solenoid valve 230, and the fourth solenoid valve 240 are controlled to close, and the second electromagnetic valve (EXV2) installed in the second bypass line (R2) is controlled to open. do. That is, the refrigerant is supplied to the compressor 110, the indoor condenser 120, the second solenoid valve 220, the outdoor condenser 130, the first solenoid valve 181, the evaporator 140, and the accumulator 210. ) and then circulates back to the compressor 110, and some of the refrigerant circulates through the second bypass line (R2) to the battery chiller 160 and the compressor 110 to cool the interior of the vehicle. . Looking at the flow of coolant in the battery cooling mode in the cooling mode, the coolant cooled in the battlefield radiator 132 circulates to the second coolant line (W2) through the connection line 172 to cool the battery (B). , the coolant cooled in the battery chiller 160 is also controlled by the coolant control means 170 to circulate to the battery B in the second coolant line W2 to cool the battery B.

도 5는 난방모드 시이며, 난방모드 시 냉매의 흐름은 상기 제1솔레노이드밸브(181), 제2솔레노이드밸브(220) 및 제4솔레노이드밸브(240)는 폐쇄되고, 상기 제1바이패스라인(R1)에 설치되는 제1전자변(EXV1) 및 제3솔레노이드밸브(230)는 개방되며, 상기 제2바이패스라인(R2)에 설치되는 제2전자변(EXV2)은 폐쇄하도록 제어된다. 즉 냉매가 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)와, 제1바이패스라인(R1)을 통해 폐열 칠러(150)와, 압축기(110)로 순환하면서 차 실내의 난방을 수행하게 된다. 또한 실외컨덴서(130)에 남아있는 냉매와 냉동오일을 제 3바이패스라인(R3)을 통해 압축기(110)로 순환하여 냉매부족과 냉동오일 적체를 해소할 수 있다. 난방모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 제1냉각수라인(W1)의 전장부에서 가열된 냉각수는 제2냉각수라인(W2)의 배터리 칠러(160)로 순환하고, 제2냉각수라인(W2)의 배터리(B)에서 가열된 냉각수는 배터리 칠러(160)로 순환하도록 냉각수조절수단(170)이 제어하게 된다.5 is in the heating mode, and in the heating mode, the flow of refrigerant occurs when the first solenoid valve 181, the second solenoid valve 220, and the fourth solenoid valve 240 are closed, and the first bypass line ( The first electromagnetic valve (EXV1) and the third solenoid valve 230 installed in the second bypass line (R1) are controlled to be opened, and the second electromagnetic valve (EXV2) installed in the second bypass line (R2) is controlled to be closed. That is, the refrigerant circulates through the compressor 110, the indoor condenser 120, and the first bypass line (R1) to the waste heat chiller 150 and the compressor 110 to heat the vehicle interior. Additionally, the refrigerant and refrigeration oil remaining in the outdoor condenser 130 can be circulated to the compressor 110 through the third bypass line (R3) to resolve the refrigerant shortage and refrigeration oil backlog. Looking at the flow of coolant in the heating mode, the coolant heated in the electrical part of the first coolant line (W1) circulates to the battery chiller 160 of the second coolant line (W2), and the battery of the second coolant line (W2) The coolant control means 170 controls the coolant heated in (B) to circulate to the battery chiller 160.

도 6은 난방모드 상태에서 제습모드 시이며, 냉매의 흐름을 살펴보면 제 1솔레노이드밸브(181) 및 제2솔레노이드밸브(220)는 폐쇄되고, 상기 제 3솔레노이드밸브(230) 및 상기 제4솔레노이드밸브(240)가 개방되어 상기 제 1 바이패스라인(R1)을 이동하는 냉매의 일부가 증발기(140)로 이동하고, 상기 제1바이패스라인(R1)에 설치되는 제1전자변(EXV1)은 개방되며, 상기 제2바이패스라인(R2)에 설치되는 제2전자변(EXV2)은 폐쇄된다. 즉, 냉매가 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)를 거친 후, 일부의 냉매는 제1바이패스라인(R1)으로 이동하면서 폐열 칠러(150)와, 압축기(110)로 순환하면서 차 실내의 난방을 수행하게 된다. 그리고, 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)를 거친 일부의 냉매가 제1바이패스라인(R1)으로 이동하면서 분기되어, 상기 제 4바이패스라인(R4)을 순환하여 제 4솔레노이드밸브(240)를 거친 후, 증발기(140), 압축기(110)로 순환하면서 차 실내의 제습효율을 증대시킨다. 즉, 난방모드 상태에서 제습모드 시 증발기(140)측으로 이동하는 제습라인인 제 4바이패스라인(R4)을 더 구비함으로써, 난방성능을 향상시키고, 상기 제4솔레노이드밸브(240)에 오리피스가 포함되도록 구성되어 팽창가능하여 상기 증발기(140)에서 제습성능이 향상될 수 있으며, 실외컨덴서(130)를 바이패스하여 난방성능이 증대될 수 있다. 또한 실외컨덴서(130)에 남아있는 냉매와 냉동오일을 제 3바이패스라인(R3)을 통해 압축기(110)로 순환하여 냉매부족과 냉동오일 적체를 해소할 수 있다. 난방모드 상태에서 제습모드 시, 냉각수의 흐름을 살펴보면 제1냉각수라인(W1)의 전장부에서 가열된 냉각수를 제2냉각수라인(W2)의 배터리(B)로 순환하도록 냉각수조절수단(170)을 제어하게 되고, 배터리 칠러(160)로는 냉매가 순환하지 않도록 제어하며, 전장 라디에이터(132)로 냉각수가 순환하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다.Figure 6 shows the dehumidifying mode in the heating mode. Looking at the flow of refrigerant, the first solenoid valve 181 and the second solenoid valve 220 are closed, the third solenoid valve 230 and the fourth solenoid valve are closed. (240) is opened so that part of the refrigerant moving through the first bypass line (R1) moves to the evaporator 140, and the first electromagnetic valve (EXV1) installed in the first bypass line (R1) is opened. And the second electromagnetic valve (EXV2) installed in the second bypass line (R2) is closed. That is, after the refrigerant passes through the compressor 110 and the indoor condenser 120, some of the refrigerant moves to the first bypass line (R1) and circulates through the waste heat chiller 150 and the compressor 110 to the interior of the vehicle. heating is performed. Then, some of the refrigerant that has passed through the compressor 110 and the indoor condenser 120 branches off while moving to the first bypass line (R1), circulates through the fourth bypass line (R4), and operates in the fourth solenoid valve ( After passing through 240), it circulates to the evaporator 140 and compressor 110 to increase the dehumidification efficiency of the car interior. That is, heating performance is improved by further providing a fourth bypass line (R4), which is a dehumidifying line that moves toward the evaporator 140 when in the dehumidifying mode in the heating mode, and the fourth solenoid valve 240 includes an orifice. It is configured to be expandable, so that dehumidifying performance in the evaporator 140 can be improved, and heating performance can be increased by bypassing the outdoor condenser 130. Additionally, the refrigerant and refrigeration oil remaining in the outdoor condenser 130 can be circulated to the compressor 110 through the third bypass line (R3) to resolve the refrigerant shortage and refrigeration oil backlog. Looking at the flow of coolant in the dehumidifying mode in the heating mode, the coolant control means 170 is used to circulate the coolant heated in the electric part of the first coolant line (W1) to the battery (B) of the second coolant line (W2). It is desirable to control the refrigerant not to circulate in the battery chiller 160 and control the coolant not to circulate in the electric radiator 132.

도 7은 난방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시이며, 냉매의 흐름을 살펴보면 상기 제2솔레노이드밸브(220)는 개방되고, 상기 제1바이패스라인(R1)에 설치되는 제1전자변(EXV1), 제1솔레노이드밸브(181), 제3솔레노이드밸브(230), 및 제4솔레노이드밸브(240)는 폐쇄하도록 제어되며, 상기 제2바이패스라인(R2)에 설치되는 제2전자변(EXV2)은 개방하도록 제어된다. 즉 냉매가 압축기(110)와, 실내컨덴서(120)를 거친 후, 상기 제2솔레노이드밸브(220), 실외컨덴서(130), 상기 제2바이패스라인(R2)에 설치되는 제2전자변(EXV2), 및 배터리 칠러(160)를 거쳐 압축기(110)로 순환하면서 외기열을 추가적인 열원으로 사용하면서 차 실내의 난방효율을 증대시키고, 배터리를 냉각시킬 수 있다. 배터리 냉각모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면 제1냉각수라인(W1)의 전장부에서 가열된 냉각수를 제2냉각수라인(W2)의 배터리 칠러(160)로 순환하도록 제어하고, 제2냉각수라인(W2)의 배터리(B)에서 가열된 냉각수를 배터리 칠러(160)로 순환하도록 냉각수조절수단(170)을 제어하며, 전장 라디에이터(132)로 냉각수가 순환하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다.Figure 7 shows the battery cooling mode in the heating mode. Looking at the flow of refrigerant, the second solenoid valve 220 is open, the first electromagnetic valve (EXV1) installed in the first bypass line (R1), and the second solenoid valve (220) are opened. The first solenoid valve 181, the third solenoid valve 230, and the fourth solenoid valve 240 are controlled to close, and the second electromagnetic valve (EXV2) installed in the second bypass line (R2) is controlled to open. It is controlled. That is, after the refrigerant passes through the compressor 110 and the indoor condenser 120, the second electromagnetic valve (EXV2) is installed in the second solenoid valve 220, the outdoor condenser 130, and the second bypass line (R2). ), and circulating through the battery chiller 160 to the compressor 110, using external air heat as an additional heat source, the heating efficiency of the vehicle interior can be increased and the battery can be cooled. Looking at the flow of coolant in the battery cooling mode, the coolant heated in the electrical part of the first coolant line (W1) is controlled to circulate to the battery chiller (160) in the second coolant line (W2), and the second coolant line (W2) It is desirable to control the coolant control means 170 to circulate the coolant heated in the battery B to the battery chiller 160 and to control the coolant not to circulate to the full-length radiator 132.

따라서, 전장 라디에이터(132)와 폐열 칠러(150)를 연결하는 제1냉각수라인(W1)과, 제1냉각수라인(W1)과 이격되게 배치되며 배터리 칠러(160)와 배터리(B)를 연결하는 제2냉각수라인(W2)을 설치하고, 제1, 2냉각수라인(W1,W2)을 냉각수조절수단(170)으로 연결하여 난방모드 시에는 전장부의 폐열과 배터리 칠러(160)를 통해 배터리(B)의 폐열을 이용할 수 있어 난방성능을 향상시킬 수 있고, 냉방모드 시에는 배터리(B)를 냉각하여 배터리의 열관리가 가능하다. 더불어, 오리피스를 포함하는 제4바이패스라인(R4)이 구비되어 난방 제습 모드시, 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매를 상기 증발기(140)로 팽창하여 바이패스할 수 있어, 증발기(140)의 제습성능을 향상시킬 수 있으며, 실외컨덴서(130)를 바이패스하여 난방성능을 증대시킬 수 있다. Therefore, the first coolant line (W1) connecting the full-length radiator 132 and the waste heat chiller 150, and the first coolant line (W1) and the The second coolant line (W2) is installed, and the first and second coolant lines (W1, W2) are connected to the coolant control means (170), so that in the heating mode, waste heat from the electrical parts and the battery (B) are discharged through the battery chiller (160). )'s waste heat can be used to improve heating performance, and in cooling mode, the battery (B) can be cooled to manage the battery's heat. In addition, a fourth bypass line (R4) including an orifice is provided to allow the refrigerant passing through the indoor condenser 120 to expand and bypass the evaporator 140 in the heating and dehumidifying mode. The dehumidification performance can be improved, and the heating performance can be increased by bypassing the outdoor condenser 130.

또한, 전장 라디에이터(132)를 통해 전장부는 물론 배터리(B)까지 냉각할 수 있어 배터리 냉각을 위해 별도의 전장 라디에이터를 설치할 필요가 없어 원가를 절감할 수 있으며, 전장 라디에이터(132)와 배터리 칠러(160) 및 가열수단(H)을 이용하여 배터리(B)의 냉각 뿐만 아니라 가열까지 수행할 수 있어 배터리(B)의 온도를 최적으로 유지하여 배터리의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the electric radiator 132 can cool not only the electric parts but also the battery (B), thereby reducing costs by eliminating the need to install a separate electric radiator for battery cooling. The electric radiator 132 and the battery chiller ( 160) and the heating means (H) can be used to not only cool the battery (B) but also heat it, thereby maintaining the temperature of the battery (B) optimally and improving the efficiency of the battery.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.

1 : 차량용 냉난방 시스템 110 : 압축기
120 : 실내컨덴서 130 : 실외컨덴서
132 : 전장 라디에이터 140 : 증발기
150 : 폐열 칠러 160 : 배터리 칠러
170 : 냉각수조절수단 172 : 연결라인
173 : 바이패스라인 174 : 조절밸브
180 : 팽창밸브 181 : 제1솔레노이드밸브
190 : 내부열교환기 200 : PTC히터
210 : 어큐뮬레이터 220 : 제2솔레노이드밸브
230 : 제3솔레노이드밸브 240 : 제4솔레노이드밸브
W1 : 제1냉각수라인 W2 : 제2냉각수라인
R : 냉매순환라인 R1 : 제1바이패스라인
R2 : 제2바이패스라인 R3 : 제3바이패스라인
R4 : 제4바이패스라인 B : 배터리
H : 가열수단
1: Vehicle cooling and heating system 110: Compressor
120: indoor condenser 130: outdoor condenser
132: full-length radiator 140: evaporator
150: Waste heat chiller 160: Battery chiller
170: Coolant control means 172: Connection line
173: bypass line 174: control valve
180: expansion valve 181: first solenoid valve
190: Internal heat exchanger 200: PTC heater
210: Accumulator 220: Second solenoid valve
230: 3rd solenoid valve 240: 4th solenoid valve
W1: 1st coolant line W2: 2nd coolant line
R: Refrigerant circulation line R1: 1st bypass line
R2: 2nd bypass line R3: 3rd bypass line
R4: Fourth bypass line B: Battery
H: Heating means

Claims (16)

냉매가 순환하는 냉매순환라인에 압축기와, 실내컨덴서와, 실외컨덴서와, 증발기가 연결되는 차량용 냉난방 시스템에 있어서,
상기 냉매순환라인 상에 구비되어, 상기 실외컨덴서를 통과하여 상기 증발기로 공급되는 냉매와, 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 공급되는 냉매를 서로 열교환시키는 내부열교환기와;
상기 실내컨덴서와 실외컨덴서를 연결하는 상기 냉매순환라인 상에서 분기되어 폐열 칠러와 연결되고, 상기 실내컨덴서에서 배출된 냉매를 선택적으로 폐열 칠러로 바이패스시키는 제1바이패스라인과;
상기 내부열교환기와 증발기를 연결하는 상기 냉매순환라인 상에서 분기되어 배터리 칠러와 연결되고, 상기 내부열교환기를 통과한 냉매를 선택적으로 배터리 칠러로 바이패스시키는 제2바이패스라인과;
상기 냉매순환라인에 제1바이패스라인을 통해 상기 압축기와 연결되는 폐열 칠러와;
상기 냉매순환라인에 제2바이패스라인을 통해 상기 압축기와 연결되는 배터리 칠러와;
상기 폐열 칠러와 연결되는 상기 제1바이패스라인에 구비되어, 상기 폐열 칠러로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제1전자변과;
상기 배터리 칠러와 연결되는 상기 제2바이패스라인에는 상기 배터리 칠러로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제2전자변과;
상기 실외컨덴서에 인접하게 배치되는 전장 라디에이터와 전장부와 상기 폐열 칠러를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인과;
상기 제1냉각수라인과 이격되게 배치되고, 상기 배터리 칠러와 차량의 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인과;
상기 실외컨덴서와 상기 증발기 사이의 냉매순환라인에서 분기되어, 상기 실외컨덴서를 통과한 냉매를 상기 압축기로 바이패스하는 제3바이패스라인과;
상기 폐열 칠러의 공급단 측의 상기 제 1바이패스라인에서 분기되어 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매를 상기 증발기로 바이패스하는 제4바이패스라인과;
상기 제3바이패스라인 상에 구비되어, 상기 냉매순환라인에서 상기 압축기로 공급되는 냉매가 선택적으로 공급하도록 상기 제3바이패스라인을 개폐하는 제3솔레노이드밸브와;
상기 증발기의 전단의 상기 제4바이패스라인 상에 구비되어, 상기 냉매순환라인에서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 선택적으로 공급하도록 상기 제4바이패스라인을 개폐하는 오리피스를 포함하는 제4솔레노이드밸브; 및
상기 제1냉각수라인과 상기 제2냉각수라인을 연결하며 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환하는 냉각수의 흐름을 조절하는 냉각수조절수단;을 포함하며,
난방상태에서 제습모드 시에는 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인에 연결된 폐열 칠러를 통해 전장부의 폐열을 회수함과 더불어 상기 실내컨덴서를 통과한 냉매 중 일부의 냉매가 상기 제4바이패스라인을 통해 증발기로 순환시키면서 제습성능을 향상시키고, 냉방모드 시에는 상기 실외컨덴서를 통과한 냉매가 상기 냉매순환라인을 통해 상기 배터리 칠러 및 상기 증발기로 순환되게 하면서 배터리를 냉각하는 차량용 냉난방 시스템.
In a vehicle cooling and heating system in which a compressor, an indoor condenser, an outdoor condenser, and an evaporator are connected to a refrigerant circulation line in which a refrigerant circulates,
an internal heat exchanger provided on the refrigerant circulation line to exchange heat with the refrigerant supplied to the evaporator through the outdoor condenser and the refrigerant supplied to the compressor through the evaporator;
a first bypass line branched from the refrigerant circulation line connecting the indoor condenser and the outdoor condenser and connected to a waste heat chiller, and selectively bypassing the refrigerant discharged from the indoor condenser to the waste heat chiller;
a second bypass line branched from the refrigerant circulation line connecting the internal heat exchanger and the evaporator and connected to a battery chiller, and selectively bypassing the refrigerant passing through the internal heat exchanger to the battery chiller;
a waste heat chiller connected to the compressor through a first bypass line in the refrigerant circulation line;
a battery chiller connected to the compressor through a second bypass line in the refrigerant circulation line;
a first electromagnetic valve provided in the first bypass line connected to the waste heat chiller and controlling a flow rate of refrigerant supplied to the waste heat chiller;
The second bypass line connected to the battery chiller includes a second electronic valve that regulates the flow rate of refrigerant supplied to the battery chiller;
a first coolant line that connects the electric radiator and electric parts disposed adjacent to the outdoor condenser and the waste heat chiller to circulate coolant;
a second coolant line disposed to be spaced apart from the first coolant line and connecting the battery chiller and the battery of the vehicle to circulate coolant;
a third bypass line branching from the refrigerant circulation line between the outdoor condenser and the evaporator and bypassing the refrigerant that has passed through the outdoor condenser to the compressor;
a fourth bypass line branching from the first bypass line at the supply end of the waste heat chiller and bypassing the refrigerant that has passed through the indoor condenser to the evaporator;
a third solenoid valve provided on the third bypass line to open and close the third bypass line to selectively supply refrigerant supplied from the refrigerant circulation line to the compressor;
A fourth orifice is provided on the fourth bypass line in front of the evaporator and opens and closes the fourth bypass line to expand and selectively supply the refrigerant supplied from the refrigerant circulation line to the evaporator. solenoid valve; and
It includes a coolant control means connecting the first coolant line and the second coolant line and controlling the flow of coolant circulating in the first coolant line and the second coolant line,
In the dehumidifying mode in a heating state, the refrigerant that has passed through the indoor condenser recovers waste heat from electrical parts through a waste heat chiller connected to the first bypass line, and some of the refrigerant that has passed through the indoor condenser is transferred to the fourth bypass line. A vehicle cooling and heating system that improves dehumidification performance by circulating to the evaporator through a bypass line, and cools the battery by circulating the refrigerant that passed through the outdoor condenser to the battery chiller and the evaporator through the refrigerant circulation line in the cooling mode. .
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수조절수단은,
상기 제1냉각수라인과 상기 제2냉각수라인을 병렬로 연결하는 연결라인과,
상기 폐열 칠러로 냉각수를 순환시키는 상기 제1냉각수라인 및 상기 배터리 칠러로 냉각수를 순환시키는 상기 제2냉각수라인에 설치되어 냉각수의 흐름을 조절하는 조절밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
The coolant control means is,
A connection line connecting the first coolant line and the second coolant line in parallel,
A cooling and heating system for a vehicle including a control valve installed in the first coolant line that circulates coolant to the waste heat chiller and the second coolant line that circulates coolant to the battery chiller to regulate the flow of coolant.
청구항 2에 있어서,
상기 조절밸브는,
상기 폐열 칠러의 입구측 제1냉각수라인과 상기 연결라인의 분기지점에 설치되는 제1방향전환밸브와,
상기 폐열 칠러의 출구측 제1냉각수라인과 연결되는 상기 연결라인의 분기지점에 설치되는 제2방향전환밸브와,
상기 연결라인과 연결되는 상기 배터리 칠러의 출구측 제2냉각수라인의 분기지점에 설치되는 제3방향전환밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 2,
The control valve is,
A first direction switching valve installed at a branch point of the first coolant line at the inlet side of the waste heat chiller and the connection line,
A second direction switching valve installed at a branch point of the connection line connected to the first coolant line on the outlet side of the waste heat chiller,
A cooling and heating system for a vehicle including a third-way switching valve installed at a branch point of the second coolant line on the outlet side of the battery chiller connected to the connection line.
청구항 2에 있어서,
상기 제1냉각수라인에는 냉각수를 저장하는 리저버 탱크가 설치되고, 상기 연결라인에는 냉각수를 순환시키는 제1펌프가 설치되며, 상기 제2냉각수라인에는 냉각수를 순환시키는 제2펌프가 설치되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 2,
A vehicle cooling and heating system in which a reservoir tank for storing coolant is installed in the first coolant line, a first pump for circulating coolant is installed in the connection line, and a second pump for circulating coolant is installed in the second coolant line. .
청구항 4에 있어서,
상기 리저버 탱크에는 제2냉각수라인과 연결되는 바이패스라인이 구비되며, 상기 바이패스라인에 의해 상기 제1냉각수라인과 제2냉각수라인이 연결되어 상기 리저버 탱크를 중심으로 제1냉각수라인에서 오버플로우되는 냉각수와 제2냉각수라인에서 오버플로우되는 냉각수는 각각 제2냉각수라인과 제1냉각수라인으로 유동하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 4,
The reservoir tank is provided with a bypass line connected to the second coolant line, and the first coolant line and the second coolant line are connected by the bypass line, so that overflow occurs in the first coolant line centered on the reservoir tank. A cooling and heating system for a vehicle, wherein the coolant that overflows from the coolant line and the coolant that overflows from the second coolant line flows into the second coolant line and the first coolant line, respectively.
청구항 1에 있어서,
상기 제2냉각수라인에는 상기 배터리로 순환하는 냉각수를 가열하는 가열수단을 더 설치하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
A cooling and heating system for a vehicle further installing a heating means for heating the coolant circulating in the battery in the second coolant line.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 냉매순환라인의 상기 증발기 전단에는 상기 증발기의 출구부 냉매의 온도에 따라 냉매를 팽창하는 온도감응식 팽창밸브를 설치하며,
상기 팽창밸브는 상기 증발기와 연결되는 상기 냉매순환라인을 개폐하는 제1솔레노이드밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
A temperature-sensitive expansion valve is installed in front of the evaporator in the refrigerant circulation line to expand the refrigerant according to the temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator,
The expansion valve is a vehicle cooling and heating system including a first solenoid valve that opens and closes the refrigerant circulation line connected to the evaporator.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 실내컨덴서와 인접하게 부족한 난방열원을 공급하는 PTC히터가 설치되고,
상기 압축기로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 상기 압축기로 기상 냉매만 공급하는 어큐뮬레이터가 설치되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
A PTC heater is installed adjacent to the indoor condenser to supply insufficient heating heat source,
A cooling and heating system for a vehicle in which an accumulator is installed to separate liquid refrigerant and gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor and supply only the gaseous refrigerant to the compressor.
청구항 1에 있어서,
상기 냉매순환라인 상의 상기 증발기의 전단에는 제1솔레노이드밸브를 설치하고,
상기 실외컨덴서의 입구측 전단의 상기 냉매순환라인 상에는 상기 실외컨덴서와 연결되는 상기 냉매순환라인을 개폐하는 제2솔레노이드밸브를 설치하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
A first solenoid valve is installed at the front of the evaporator on the refrigerant circulation line,
A cooling and heating system for a vehicle, wherein a second solenoid valve is installed on the refrigerant circulation line in front of the inlet side of the outdoor condenser to open and close the refrigerant circulation line connected to the outdoor condenser.
청구항 11에 있어서,
냉방모드 시, 상기 제1 솔레노이드밸브 및 상기 제2솔레노이드밸브는 개방되고, 상기 제1바이패스라인에 설치되는 제1전자변과 상기 제2바이패스라인에 설치되는 제2전자변, 제3솔레노이드밸브 및 제4솔레노이드밸브는 폐쇄하도록 제어되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 11,
In the cooling mode, the first solenoid valve and the second solenoid valve are opened, and the first electromagnetic valve installed in the first bypass line, the second electromagnetic valve installed in the second bypass line, the third solenoid valve, and A vehicle cooling and heating system in which the fourth solenoid valve is controlled to close.
청구항 11에 있어서,
냉방모드 상태에서 배터리 냉각모드 시, 상기 제1솔레노이드밸브와 제2솔레노이드밸브는 개방되고, 상기 제1바이패스라인에 설치되는 제1전자변, 제3솔레노이드밸브, 및 제4솔레노이드밸브는 폐쇄하도록 제어되며, 상기 제2바이패스라인에 설치되는 제2전자변은 개방하도록 제어되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 11,
In the battery cooling mode in the cooling mode, the first solenoid valve and the second solenoid valve are controlled to open, and the first electromagnetic valve, the third solenoid valve, and the fourth solenoid valve installed in the first bypass line are controlled to close. A cooling and heating system for a vehicle in which the second electromagnetic valve installed in the second bypass line is controlled to be open.
청구항 11에 있어서,
난방모드 시, 상기 제1솔레노이드밸브, 제2솔레노이드밸브 및 제4솔레노이드밸브는 폐쇄되고, 상기 제1바이패스라인에 설치되는 제1전자변 및 제3솔레노이드밸브는 개방되며, 상기 제2바이패스라인에 설치되는 제2전자변은 폐쇄하도록 제어되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 11,
In the heating mode, the first solenoid valve, the second solenoid valve, and the fourth solenoid valve are closed, the first electromagnetic valve and the third solenoid valve installed in the first bypass line are opened, and the second solenoid valve is opened. A vehicle cooling and heating system in which the second electromagnetic valve installed in is controlled to be closed.
청구항 11에 있어서,
난방모드 상태에서 제습모드 시, 제 1솔레노이드밸브 및 제2솔레노이드밸브는 폐쇄되고, 상기 제 3솔레노이드밸브 및 상기 제4솔레노이드밸브가 개방되어 상기 제 1 바이패스라인을 이동하는 냉매의 일부가 증발기로 이동하고, 상기 제1바이패스라인에 설치되는 제1전자변은 개방되며, 상기 제2바이패스라인에 설치되는 제2전자변은 폐쇄되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 11,
When in the dehumidifying mode in the heating mode, the first solenoid valve and the second solenoid valve are closed, and the third solenoid valve and the fourth solenoid valve are opened so that a portion of the refrigerant moving through the first bypass line flows to the evaporator. A cooling and heating system for a vehicle in which the first electronic valve installed in the first bypass line is opened and the second electronic valve installed in the second bypass line is closed.
청구항 11에 있어서,
난방모드에서 배터리 냉각모드 시, 상기 제2솔레노이드밸브는 개방되고, 상기 제1바이패스라인에 설치되는 제1전자변, 제1솔레노이드밸브, 제3솔레노이드밸브, 및 제4솔레노이드밸브는 폐쇄하도록 제어되며, 상기 제2바이패스라인에 설치되는 제2전자변은 개방하도록 제어되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 11,
When changing from the heating mode to the battery cooling mode, the second solenoid valve is opened, and the first electromagnetic valve, first solenoid valve, third solenoid valve, and fourth solenoid valve installed in the first bypass line are controlled to close. , A cooling and heating system for a vehicle in which the second electromagnetic valve installed in the second bypass line is controlled to be open.
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