KR102676732B1 - 전기차용 열관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

공기유입부와 공기토출부가 마련된 실내공조부; 실내공조부에 내장된 냉각코어; 실내공조부의 공기토출부와 냉각코어 사이에 마련된 가열코어; 실내공조부 내부에 마련되며 가열코어에의 공기 공급을 조절하는 조절도어; 제1냉매가 흐르고, 가열코어를 지나도록 순환하며, 전기히터가 마련된 제1유로; 제1유로의 가열코어 하류지점에서 분기되어 고전압배터리 열교환부를 지나는 분기유로; 제1유로와 분기유로의 분기점에 마련된 조절밸브; 및 제2냉매가 흐르고, 압축기와 컨덴서 및 냉각코어를 순환하는 제2유로;를 포함하는 전기차용 열관리 시스템이 소개된다.

Description

전기차용 열관리 시스템 {A THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR ELECTRONIC VEHICLE}
본 발명은 전기차에서 차량의 실내 또는 고전압배터리의 온도를 승온시키거나 또는 냉각시키는 전기차용 열관리 시스템에 관한 것이다.
기존의 자동차는 화석 연료의 연소로부터 주행에너지를 얻는 방식으로 자동차를 운행하였다. 한편, 전기차는 기존의 자동차와는 다르게 화석 연료가 아닌 배터리모듈로부터 전기에너지를 통해 주행에너지를 얻는 방식으로 자동차를 운행한다. 배터리모듈은 직렬로 연결된 복수의 전지셀을 포함하고 있는데, 이러한 배터리모듈의 충전과 방전이 효과적으로 이루어지려면 배터리모듈이 적정한 온도를 유지할 필요성이 있다. 따라서, 전기차는 실외 환경이나 차량의 주행 등에 따른 환경에 따라 배터리모듈을 실시간으로 확인하여 배터리모듈의 온도를 냉각 또는 승온을 할 수 있는 전기차용 열관리 시스템이 구비된다.
한편, 종래의 전기차 열관리 분야에서 고전압배터리의 온도 및 차량의 실내 온도를 조절하기 위해서는 각각 별도의 열관리 시스템을 통해 고전압배터리 및 차량의 실내 온도를 제어하는 것들이 대부분이었다. 이렇게 별도의 열관리 시스템을 마련하기 위해서는 다수의 부품이 필요하고, 차량 내부에서 많은 공간을 차지하는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고전압배터리의 온도 및 차량의 실내 온도를 조절할 수 있는 통합 열관리 시스템이 필요한 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1436960 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전기차에서 차량의 실내 또는 고전압배터리의 온도를 승온 또는 냉각하는 전기차용 열관리 시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기차용 열관리 시스템은, 공기유입부와 공기토출부가 마련된 실내공조부; 실내공조부에 내장된 냉각코어; 실내공조부의 공기토출부와 냉각코어 사이에 마련된 가열코어; 실내공조부 내부에 마련되며 가열코어에의 공기 공급을 조절하는 조절도어; 제1냉매가 흐르고, 가열코어를 지나도록 순환하며, 전기히터가 마련된 제1유로; 제1유로의 가열코어 하류지점에서 분기되어 고전압배터리 열교환부를 지나는 분기유로; 제1유로와 분기유로의 분기점에 마련된 조절밸브; 및 제2냉매가 흐르고, 압축기와 컨덴서 및 냉각코어를 순환하는 제2유로;를 포함할 수 있다.
실내공조부의 공기유입부에는 내기 또는 외기가 유입되며, 공기토출부는 차량의 실내공간과 연결될 수 있다.
조절도어는 냉각코어와 가열코어의 사이에 마련되어 냉각코어를 흐른 공기의 가열코어로의 유입여부를 조절할 수 있다.
분기유로는 제1유로의 가열코어 하류지점에서 분기되어 고전압배터리 열교환부를 지나고, 제1유로의 전기히터 상류지점에서 다시 합류할 수 있다.
조절밸브는 분기유로로의 제1냉매 공급을 조절할 수 있다.
실내공조부 내부에서 가열코어의 측방에는 유동공간이 형성되며, 조절도어의 제어에 따라 공기가 냉각코어를 통과한 후 유동공간을 거쳐 공기토출부로 흐르거나 냉각코어를 통과한 후 가열코어를 거쳐 공기토출부로 흐를 수 있다.
차량의 실내 또는 고전압배터리의 온도를 제어하기 위하여 압축기, 전기히터, 조절도어 및 조절밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
차량의 실내 및 고전압배터리를 승온하기 위한 제1모드인 경우,
제어부는 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어할 수 있다.
차량의 실내를 승온하며 고전압배터리를 냉각하기 위한 제2모드인 경우,
제어부는 제1냉매가 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어할 수 있다.
차량의 실내를 냉각하며 고전압배터리를 승온하기 위한 제3모드인 경우,
제어부는 압축기 및 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 제1유로 및 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 유동공간을 흐르도록 조절도어를 제어할 수 있다.
차량의 실내 및 고전압배터리를 냉각하며 차량의 외기 또는 내기를 제습하기 위한 제4모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 제1유로 및 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 전기히터를 흐르도록 조절도어를 제어할 수 있다.
고전압배터리의 온도를 유지하며 차량의 실내를 승온하기 위한 제5모드인 경우,
제어부는 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 제1유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어할 수 있다.
차량의 실내 온도를 유지하며 고전압배터리의 온도를 승온하기 위한 제6모드인 경우,
제어부는 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어할 수 있다.
고전압배터리의 온도를 유지하며 차량의 실내를 냉각하기 위한 제7모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동시키며, 공기가 유동공간을 흐르도록 제어할 수 있다.
실내공조부의 공기토출부에는 차량 외부로 공기를 토출하는 토출구가 형성되고 토출구의 개폐를 제어하는 개폐도어가 마련되며,
차량의 실내 온도를 유지하며 고전압배터리를 냉각하기 위한 제8모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동시키며, 제1냉매가 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하며, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어하고, 차량 외부로 공기를 토출하도록 토출구를 제어할 수 있다.
본 발명의 전기차용 열관리 시스템에 따르면, 차량의 실내 또는 고전압배터리의 온도를 승온 또는 냉각하는 열관리 시스템이 제공된다.
특히, 하나의 시스템만으로도 차량의 실내 또는 고전압배터리의 온도를 동시에 제어할 수 있으므로, 별도의 시스템으로 각각 차량의 실내 및 고전압배터리의 온도를 제어하는 경우에 비해서 필요한 부품의 갯수가 줄어들고 원가가 절감된다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제1모드를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제2모드를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제3모드를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제4모드를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제5모드를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제6모드를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제7모드를 나타낸 도면.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제8모드를 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제1모드를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제2모드를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제3모드를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제4모드를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제5모드를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제6모드를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제7모드를 나타낸 도면이며, 도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기차용 열관리 시스템의 제8모드를 나타낸 도면이다.
도 1과 같이 본 발명에 따른 전기차용 열관리 시스템은 공기유입부(120)와 공기토출부(140)가 마련된 실내공조부(100); 실내공조부(100)에 내장된 냉각코어(160); 실내공조부(100)의 공기토출부(140)와 냉각코어(160) 사이에 마련된 가열코어(180); 실내공조부(100) 내부에 마련되며 가열코어(180)에의 공기 공급을 조절하는 조절도어(170); 제1냉매가 흐르고, 가열코어(180)를 지나도록 순환하며, 전기히터(220)가 마련된 제1유로(200); 제1유로(200)의 가열코어(180) 하류지점에서 분기되어 고전압배터리 열교환부(420)를 지나는 분기유로(400); 제1유로(200)와 분기유로(400)의 분기점에 마련된 조절밸브(500); 및 제2냉매가 흐르고, 압축기(320)와 컨덴서(340) 및 냉각코어(160)를 순환하는 제2유로(300);를 포함한다.
그리고, 실내공조부(100)의 공기유입부(120)에는 내기 또는 외기가 유입되며, 공기토출부(140)는 차량의 실내공간(600)과 연결될 수 있다.
본 발명의 전기차용 열관리 시스템은 차량에 장착된 고전압배터리를 냉각 또는 승온하거나, 차량의 실내 온도를 냉각 또는 승온하기 위한 것이다. 본 발명에서 고전압배터리는 도 1 내지 9의 도시된 고전압배터리 열교환부(420)와 접촉하여 온도가 제어되는 것이다. 제1유로(200)내에서 제1냉매는 펌프(240)를 통해 순환되게 된다.
한편, 본 발명의 실내공조부(100)에는 공기유입부(120)와 공기토출부(140)가 마련된다. 도 1 내지 9와 같이 공기유입부(120)를 통해 내기 또는 외기가 유입되면 냉각코어(160) 또는 가열코어(180)를 지나면서 유입된 내기 또는 외기의 온도가 승온 또는 냉각되는 것이다.
실내공조부(100)에 내장된 냉각코어(160)는 제2유로(300)에 연결되며, 제2유로(300)를 흐르는 제2냉매를 통해 냉각되는 것이다. 한편, 제2냉매는 프레온 가스 등으로 구성된 것이 바람직하나 꼭 이러한 것으로 한정하는 것은 아니다. 제2냉매는 압축기(320), 컨덴서(340) 등을 지나며 제2유로(300) 내부를 순환하고, 냉각코어(160)에서 내기 또는 외기와 열교환을 하며 공기 등을 냉각시키는 역할을 수행한다. 이렇게 냉각된 내기 또는 외기가 공기토출부(140)를 통하여 차량의 실내공간(600)으로 토출되면 차량의 실내 온도가 낮아지거나 높아지게 되는 것이다.
도 1 내지 9와 같이 실내공조부(100)에 내장된 가열코어(180)는 제1유로(200)에 연결되며, 제1유로(200)를 흐르는 제1냉매에 의해 가열된다. 제1냉매는 냉각수 등으로 구성된 것이 바람직하나 꼭 이러한 것으로 한정하는 것은 아니다. 제1냉매는 전기히터(220), 고전압배터리 열교환부를 지나며 제1유로 내부를 순환하며 가열코어(180)에서 내기 또는 외기와 열교환을 하며 공기 등을 가열시키는 역할을 수행한다. 이렇게 가열된 내기 또는 외기가 공기토출부(140)를 통하여 차량의 실내로 토출되면 차량의 실내 온도가 높아지게 되는 것이다. 또한, 가열코어(180)를 지나고 난 후 냉각된 제1냉매는 분기유로를 통해 고전압배터리 열교환부(420)을 지나면서 고전압배터리 열교환부(420)의 온도를 낮출 수 있는 것이다. 그리고, 필요에 따라서는 고전압배터리 열교환부(420)의 온도를 승온하기 위하여 가열된 제1냉매를 분기유로(400)로 흐르게 할 수 있다. 고전압배터리는 적정 온도에서 충전, 방전이 잘 이루어진다. 따라서, 겨울 등과 같이 실외온도가 낮은 경우에도 고전압배터리가 적정 온도를 가질 수 있도록 고전압배터리 열교환부(420)의 온도를 승온시킬 수도 있는 것이다.
한편, 가열코어(180)의 하류지점에 위치한 분기점에는 제1냉매가 분기유로(400) 또는 제1유로(200)를 선택적으로 흐를 수 있도록 조절밸브(500)를 마련한다. 가열코어(180)를 지난 제1냉매가 가열코어(180)의 하류지점에 위치한 제1유로의 일부(이하, 바이패스유로(260)라 한다.) 및 분기유로(400)를 동시에 흐르게 하거나, 바이패스유로(260)만을 흐르게 하거나, 또는 분기유로(400)만을 흐를 수 있도록 하는 것이다.
종래의 전기차용 열관리 시스템은 고전압배터리 및 차량의 실내 온도를 제어하기 위해서 각각 별도의 열관리 시스템을 요구하였으나, 본 발명은 기존의 가열코어만을 사용하여 차량의 실내 및 고전압배터리의 온도를 제어하는 것이므로 부품이 적게 들어감으로써 원가가 절감된다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 조절도어(170)는 냉각코어(160)와 가열코어(180)의 사이에 마련되어 냉각코어(160)를 흐른 공기의 가열코어(180)로의 유입여부를 조절할 수 있다. 조절도어(170)가 가열코어(180)를 폐쇄하는 경우에는 냉각코어(160)를 지난 공기가 가열코어(180)를 지나지 않고 공기토출부(140)로 흐른다. 그리고, 조절도어(170)가 가열코어(180)를 개방하는 경우에는 냉각코어(160)를 지난 공기가 가열코어(180)로 유입된 후 가열코어(180)를 지나 공기토출부(140)로 흐르게 되는 것이다. 따라서, 냉각된 공기만 필요한 경우에는 조절도어를 통해 가열코어(180)를 폐쇄하고, 믹스된 공기가 필요한 경우에는 조절도어(170)를 통해 가열코어(180)를 개방하는 것이다.
한편, 도 1 내지 9와 같이 본 발명의 분기유로(400)는 제1유로의 가열코어 하류지점에서 분기되어 고전압배터리 열교환부(420)를 지나고, 제1유로(200)의 전기히터(220) 상류지점에서 다시 합류할 수 있다. 따라서, 제1냉매는 분기유로(400)를 흐르게 되어도 다시 제1유로(200)로 흐르게 되어 하나의 순환라인을 가지게 되는 것이다.
그리고, 본 발명의 조절밸브(500)는 분기유로(400)로의 제1냉매 공급을 조절할 수 있다. 조절밸브(500)가 분기유로(400)를 폐쇄하는 경우에는 제1냉매는 바이패스유로(260)를 지나가게 되고, 조절밸브(500)가 분기유로(400)를 개방하는 경우에는 제1냉매는 분기유로(400)를 흐른 뒤 제1유로(200)로 합류하게 되는 것이다.
한편, 도 1과 같이 본 발명의 실내공조부(100) 내부에서 가열코어(180)의 측방에는 유동공간(190)이 형성되며, 조절도어(170)의 제어에 따라 공기가 냉각코어(160)를 통과한 후 유동공간(190)을 거쳐 공기토출부(140)로 흐르거나 냉각코어(160)를 통과한 후 가열코어(180)를 거쳐 공기토출부(140)로 흐를 수 있다.
한편, 차량의 실내 또는 고전압배터리의 온도를 제어하기 위하여 압축기(320), 전기히터(220), 조절도어(170) 및 조절밸브(500)를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다. 제어부를 통해 제1유로(200) 및 제2유로(300)를 제어할 수 있게 되는 것이다.
도 2 내지 9는 본 발명의 제 1 내지 8모드를 나타낸 도면이고, "A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8"은 차량의 외기 또는 내기가 흐르는 상태를 나타낸 부호이고, "W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8"은 제1냉매가 제1유로를 순환하는 상태를 나타낸 부호이다.
구체적으로 도 1 및 2와 같이 차량의 실내 및 고전압배터리를 승온하기 위한 제1모드인 경우,제어부는 전기히터(220)를 작동시키며, 제1냉매가 분기유로(400)를 흐르도록 조절밸브(500)를 제어하고, 공기가 가열코어(180)를 흐르도록 조절도어(170)를 제어할 수 있다. 이와 같은 경우에는 전기히터(220)를 통해 제1냉매가 가열되며, 차량의 내기 또는 외기는 가열코어(180)에서 가열되어 차량의 실내공간(600)으로 토출되고, 고전압배터리 열교환부(420)는 제1냉매에 의해 가열되는 것이다. 한편, 이와 같은 경우 냉각코어(160)가 작동되지 않도록 압축기(320)를 제어하여 차량의 내기 또는 외기가 냉각되지 않도록 한다.
그리고 도 1 및 3과 같이 차량의 실내를 승온하며 고전압배터리를 냉각하기 위한 제2모드인 경우, 제어부는 제1냉매가 분기유로(400)를 흐르도록 조절밸브(500)를 제어하고, 공기가 가열코어(180)를 흐르도록 조절도어(170)를 제어할 수 있다. 이와 같은 경우에는 고전압배터리 열교환부(420)를 통해 제1냉매가 가열되며, 차량의 내기 또는 외기는 가열코어(180)에서 가열되어 차량의 실내로 토출되는 것이다. 그리고, 가열코어(180)에서 냉각된 제1냉매는 다시 고전압배터리 열교환부(420)를 냉각하는 것이다. 한편, 이와 같은 경우 냉각코어(160)가 작동되지 않도록 압축기(320)를 제어하며 전기히터(220) 또한 작동하지 않도록 제어한다.
그리고, 도 1 및 4와 같이 차량의 실내를 냉각하며 고전압배터리를 승온하기 위한 제3모드인 경우, 제어부는 압축기(320) 및 전기히터(220)를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 제1유로(200) 및 분기유로(400)를 흐르도록 조절밸브(500)를 제어하고, 공기가 유동공간(190)을 흐르도록 조절도어(170)를 제어할 수 있다. 이와 같은 경우에는 전기히터(220)를 통해 제1냉매가 가열되어 고전압배터리 열교환부(420)의 온도를 높이며, 냉각코어(160)를 지나 냉각된 공기는 가열코어(180)를 지나지 않고 유동공간(190)을 지나 공기토출부(140)를 통해 차량의 실내로 토출되는 것이다.
그리고, 도 1 및 5와 같이 차량의 실내 및 고전압배터리를 냉각하며 차량의 외기 또는 내기를 제습하기 위한 제4모드인 경우, 제어부는 압축기(320)를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 제1유로(200) 및 분기유로(400)를 흐르도록 조절밸브(500)를 제어하고, 공기가 가열코어(180)를 흐르도록 조절도어(170)를 제어할 수 있다. 이와 같은 경우 제1냉매는 고전압배터리 열교환부(420)를 냉각시킨 후 가열되어 다시 가열코어(180)로 흐르게 된다. 또한, 냉각코어(160)를 통해 냉각된 공기는 냉각코어(160)에 습도가 맺히면서 습도가 낮아지게 되는데 가열코어(180)에서 다시 온도가 높아져 상대습도가 높아지게 된다. 따라서, 차량의 실내로 냉각 및 제습된 공기가 토출되는 것이다. 고전압배터리 열교환부(420)만으로 가열된 제1냉매는 온도가 많이 높지는 않으므로, 냉각된 공기가 가열코어(180)를 지나더라도 온도가 많이 상승하지는 않으므로 냉각된 공기가 토출되는 것이다.
그리고, 도 1 및 6과 같이 고전압배터리의 온도를 유지하며 차량의 실내를 승온하기 위한 제5모드인 경우, 제어부는 전기히터(220)를 작동시키며, 제1냉매가 제1유로(200)를 흐르도록 조절밸브(500)를 제어하고, 공기가 가열코어(180)를 흐르도록 조절도어(170)를 제어할 수 있다. 이와 같은 경우 전기히터(220)를 통해 가열된 제1냉매는 가열코어(180)에서 열교환을 하여 공기를 가열시키고, 조절밸브(500)를 통해 바이패스유로(260)만을 흐르게 되므로, 고전압배터리 열교환부(420)에는 제1냉매가 흐르지 않아 고전압배터리 열교환부의 온도는 유지되고, 차량의 실내 온도만 승온되는 것이다.
그리고, 도 1 및 7과 같이 차량의 실내 온도를 유지하며 고전압배터리의 온도를 승온하기 위한 제6모드인 경우, 제어부는 전기히터(220)를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 분기유로(400)를 흐르도록 조절밸브(500)를 제어할 수 있다. 이와 같은 경우 전기히터(220)를 통해 가열된 제1냉매는 고전압배터리 열교환부(420)와 열교환을 하고, 고전압배터리의 온도는 승온되는 것이다.
또한, 도 1 및 8과 같이 고전압배터리의 온도를 유지하며 차량의 실내를 냉각하기 위한 제7모드인 경우, 제어부는 압축기(320)를 작동시키며, 공기가 유동공간(190)을 흐르도록 제어할 수 있다. 이와 같은 경우 냉각코어(160)를 지나고 냉각된 공기는 유동공간(190)을 통해 실내로 토출되어 차량의 실내 온도가 낮아지게 되는 것이다.
또한, 도 1 내지 9와 같이 실내공조부(100)의 공기토출부(140)에는 차량 외부로 공기를 토출하는 토출구가 형성되고 토출구의 개폐를 제어하는 개폐도어(700)가 마련될 수 있다. 개폐도어(700)를 통해 차량 외부로 공기가 토출될 수 있는 것이다.
그리고, 도 1 및 9와 같이 차량의 실내 온도를 유지하며 고전압배터리를 냉각하기 위한 제8모드인 경우, 제어부는 압축기(320)를 작동시키며, 제1냉매가 분기유로를 흐르도록 조절밸브(500)를 제어하며, 공기가 가열코어(180)를 흐르도록 조절도어(170)를 제어하고, 차량 외부로 공기를 토출하도록 토출구를 제어할 수 있다. 이와 같은 경우 냉각코어(160)를 지난 냉각된 공기는 가열코어(180)와 열교환을 하게 된다. 따라서, 가열코어(180)를 지나는 제1냉매는 냉각되며, 냉각된 제1냉매는 고전압배터리 열교환부(420)를 냉각시키게 된다. 한편, 개폐도어(700)가 개방되므로, 가열코어(180)를 지난 공기는 토출구를 통해 차량의 외부로 토출(도 9의 "A8")되는 것이다. 또한, 차량의 실내공간(600)으로의 공기유입을 조절하는 실내공간도어(620)는 폐쇄되어 차량의 실내공간(600)으로는 공기가 유입되지 않는 것이다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 실내공조부 200 : 제1유로
300 : 제2유로 400 : 분기유로
500 : 조절밸브

Claims (15)

  1. 공기유입부와 공기토출부가 마련되고, 공기토출부에는 차량 외부로 공기를 토출하는 토출구가 형성되고 토출구의 개폐를 제어하는 개폐도어가 마련된 실내공조부;
    실내공조부에 내장된 냉각코어;
    실내공조부의 공기토출부와 냉각코어 사이에 마련된 가열코어;
    실내공조부 내부에 마련되며 가열코어에의 공기 공급을 조절하는 조절도어;
    제1냉매가 흐르고, 가열코어를 지나도록 순환하며, 전기히터가 마련된 제1유로;
    제1유로의 가열코어 하류지점에서 분기되어 고전압배터리 열교환부를 지나는 분기유로;
    제1유로와 분기유로의 분기점에 마련된 조절밸브;
    제2냉매가 흐르고, 압축기와 컨덴서 및 냉각코어를 순환하는 제2유로; 및
    차량의 실내 또는 고전압배터리의 온도를 제어하기 위하여 압축기, 전기히터, 조절도어 및 조절밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
    차량의 실내 온도를 유지하며 고전압배터리를 냉각하기 위한 제8모드인 경우, 제어부는 압축기를 작동시키며, 제1냉매가 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하며, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어하고, 차량 외부로 공기를 토출하도록 토출구를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    실내공조부의 공기유입부에는 내기 또는 외기가 유입되며, 공기토출부는 차량의 실내공간과 연결된 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    조절도어는 냉각코어와 가열코어의 사이에 마련되어 냉각코어를 흐른 공기의 가열코어로의 유입여부를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    분기유로는 제1유로의 가열코어 하류지점에서 분기되어 고전압배터리 열교환부를 지나고, 제1유로의 전기히터 상류지점에서 다시 합류하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    조절밸브는 분기유로로의 제1냉매 공급을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    실내공조부 내부에서 가열코어의 측방에는 유동공간이 형성되며, 조절도어의 제어에 따라 공기가 냉각코어를 통과한 후 유동공간을 거쳐 공기토출부로 흐르거나 냉각코어를 통과한 후 가열코어를 거쳐 공기토출부로 흐르는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    차량의 실내 및 고전압배터리를 승온하기 위한 제1모드인 경우,
    제어부는 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    차량의 실내를 승온하며 고전압배터리를 냉각하기 위한 제2모드인 경우,
    제어부는 제1냉매가 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    차량의 실내를 냉각하며 고전압배터리를 승온하기 위한 제3모드인 경우,
    제어부는 압축기 및 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 제1유로 및 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 유동공간을 흐르도록 조절도어를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    차량의 실내 및 고전압배터리를 냉각하며 차량의 외기 또는 내기를 제습하기 위한 제4모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 제1유로 및 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    고전압배터리의 온도를 유지하며 차량의 실내를 승온하기 위한 제5모드인 경우,
    제어부는 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 제1유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하고, 공기가 가열코어를 흐르도록 조절도어를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    차량의 실내 온도를 유지하며 고전압배터리의 온도를 승온하기 위한 제6모드인 경우,
    제어부는 전기히터를 작동시키며, 제1냉매가 분기점에서 분기유로를 흐르도록 조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    고전압배터리의 온도를 유지하며 차량의 실내를 냉각하기 위한 제7모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동시키며, 공기가 유동공간을 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 열관리 시스템.
  15. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012081932A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Mitsubishi Motors Corp 駆動用バッテリ温度調整システム
JP2013177101A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Toyota Motor Corp 空調制御方法および空調制御システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004098991A (ja) 2002-09-12 2004-04-02 Denso Corp 車両用空調装置
JP2012081932A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Mitsubishi Motors Corp 駆動用バッテリ温度調整システム
JP2013177101A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Toyota Motor Corp 空調制御方法および空調制御システム

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