KR102702473B1 - 전기자동차용 냉난방 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 전동압축기와, 자동차 실내로 제공되는 급기를 유입된 냉매로 가열한 후 유출하는 실내컨덴서와, 유입된 냉매를 팽창하여 유출하는 제1팽창밸브와, 자동차 실내로 제공되는 급기를 유입된 냉매로 냉각한 후 유출하는 증발기와, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 상기 전동압축기로 유출하는 어큐뮬레이터와, 상기 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기, 어큐뮬레이터 순으로 연결하여, 냉매를 순환시키는 냉매순환라인과, 전장품냉각부를 통해 전장품이 냉각되도록 냉각수를 선택적으로 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 배터리냉각부를 통해 배터리가 냉각되도록 냉각수를 선택적으로 순환시키는 제2냉각수순환라인과, 상기 제2냉각수순환라인 상에 구비되고, 유입된 냉매 및 냉각수를 서로 열교환 시킨 후 각각 냉매 및 냉각수를 유출하는 통합칠러와, 상기 냉매순환라인 중 제1팽창밸브의 유입단 측에서 분기되면서 상기 통합칠러로 연결되고, 상기 통합칠러에서 어큐뮬레이터로 연결되며, 상기 냉매순환라인을 따라 유동하는 냉매를 상기 통합칠러로 유동시키는 냉매측로와, 상기 제1냉각수순환라인 중 전장품냉각부의 유출단 측에서 분기되어, 상기 통합칠러의 유입단에 연결되는 냉각수측로, 및 상기 제1냉각수순환라인 중 상기 냉각수측로가 분기되는 지점에 구비되어, 선택적으로 상기 제1냉각수순환라인 및 냉각수측로의 유로를 개폐 및 전환하는 제1냉각수유로전환밸브를 포함하여, 냉각수의 열원만으로 난방기능이 가능한 구성으로 냉매의 유로를 단순화할 수 있고, 전자팽창밸브(EXV) 사용으로 난방성능 향상되고, 냉매 밸브 수량을 줄여 부품수 감소 및 냉매 유로를 간소화할 수 있으며, 난방시 전장 폐열뿐만 아니라, 배터리 열원 사용이 가능하여 난방 성능 향상되고, 배터리 냉각을 폐열칠러와 통합한 통합칠러 구성으로 추가 유로 구성없이 배터리 냉각이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단순화한 냉각수의 열원으로 난방기능 개선뿐만 아니라, 냉매의 유로를 간소화할 수 있고, 전자팽창밸브(EXV) 사용으로 난방성능을 향상할 수 있으며, 냉매밸브 수량을 줄여 부품수 감소 및 냉매 유로 간소화할 수 있고, 난방시 전장 폐열뿐만 아니라, 배터리 열원 사용이 가능하여 난방성능이 향상되고, 배터리 냉각을 폐열칠러와 통합한 통합칠러 구성으로 추가 유로 구성없이 배터리 냉각이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차에서는 차량 구동을 위한 구동모터나 고전압 정션박스(HV J/BOX), 인버터를 포함한 모터제어기(MCU:Motor Control Unit), 전력변환장치(LDC:Low Voltage DC/DC Converter), 기타 각종 제어기 및 고전압 부품 등의 전장 부품들을 열해 방지 및 내구성능 유지를 위해 냉각하고 있는데, 통상 냉각수를 이용하는 수냉식이 적용되고 있다.
이러한 수냉식에서는 각 전장 부품을 순환한 냉각수의 열을 라디에이터(이하, 전장 라디에이터라 함)를 통해 방출하게 되는데, 전기자동차의 전장 라디에이터는 일반 엔진(내연기관) 자동차에 사용되는 엔진 라디에이터와 마찬가지로 공냉식으로 냉각수의 열을 방출하고 있다.
전기자동차의 경우, 엔진 대신 전장 부품을 수냉식으로 냉각해야 하므로, 기존의 엔진 라디에이터 대신 전장 라디에이터를 설치하여, 냉각팬에 의해 흡입되는 외기 또는 주행풍을 전장 라디에이터로 통과시킴으로써 냉각수의 열을 방출시키는 것이다.
통상 전기자동차의 냉각시스템은 전장 부품(VSD100, MCU, LDC, HV J/BOX, Motor)을 통과하는 냉각수라인, 냉각수의 열을 방출시키기 위한 공냉식 라디에이터, 냉각수 펌프, 냉각팬 등으로 구성되어 있으며, 이때 전장 라디에이터는 에어컨용 컨덴서의 뒤쪽에 배치된다.
에어컨용 컨덴서와 전장 라디에이터는 전후로 배치되어 공통적으로 냉각팬의 흡입공기 또는 주행풍에 의해 냉각되는 공냉식 방식을 적용하고 있지만, 컨덴서는 팽창밸브, 증발기 및 압축기와 함께 독립된 냉동계를 구성하면서 냉매의 열을 공냉식으로 방출시키는 구성이고, 전장 라디에이터는 각종 고전압 전장 부품으로부터 열교환되어 나온 냉각수를 냉각하는 역할을 수행하게 된다.
그러나 전장 라디에이터, 컨덴서 등 종래 냉각모듈의 가장 큰 문제점은 전장 부품 냉각을 위한 전장라디에이터의 방열성능 및 용량 부족을 고려하여 전장 라디에이터의 두께 증대 등을 도모하려 하여도 그 제한된 설치공간으로 인해 한계가 있다는 점이다.
전장 라디에이터의 두께를 증대시키는 경우, 제한된 설치공간에서 컨덴서의 두께를 축소해야 하므로 컨덴서 축소로 인해 차량의 냉방성능이 불리해질 뿐만 아니라, 컨덴서의 두께 유지시에는 전장 라디에이터의 두께 증대로 인해 냉각모듈 전체의 두께가 증가하므로 설치공간 확보가 어려워진다.
그리고 컨덴서가 전장 라디에이터의 전방에 배치되므로 전장 라디에이터에서는 차량 전방으로부터 유입되는 외기의 저항, 즉 통기 저항이 증가하게 되면서 전장 부품의 냉각성능 저하를 초래한다.
종래의 기술로는 공개특허 제10-2012-0059730호(2012.06.11)를 참조할 수 있다.
종래의 전기자동차용 냉난방 시스템은 공기 열과 냉각수 열을 직렬 복합으로 사용하였는데, 이때 제상 시 실외컨덴서를 바이패스하는 라인을 별도 구성으로 유로가 복잡해지고, 오리피스형 팽창밸브를 적용함에 따라 난방저온(-20℃)조건에서 충분히 팽창이 이루어지지 않아 성능저하가 우려되었다.
그리고 냉난방 및 배터리 냉각을 위해 부품수 증가로 중량이 늘어나고, 냉매 유로가 복잡해지며, 배터리 냉각을 위한 유로를 추가 구성해야 하는 문제점이 발생 하였다.
본 발명은 냉각수의 열원만으로 난방기능이 가능한 구성으로 냉매의 유로를 단순화할 수 있고, 전자팽창밸브(EXV) 사용으로 난방성능이 향상되고, 냉매 밸브 수량을 줄여 부품수 감소 및 냉매 유로를 간소화할 수 있으며, 난방시 전장 폐열뿐만 아니라, 배터리 열원 사용이 가능하여 난방성능이 향상되고, 배터리 냉각을 폐열칠러와 통합한 통합칠러 구성으로 추가 유로 구성없이 배터리 냉각이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 전동압축기와, 자동차 실내로 제공되는 급기를 유입된 냉매로 가열한 후 유출하는 실내컨덴서와, 유입된 냉매를 팽창하여 유출하는 제1팽창밸브와, 자동차 실내로 제공되는 급기를 유입된 냉매로 냉각한 후 유출하는 증발기와, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 상기 전동압축기로 유출하는 어큐뮬레이터와, 상기 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기, 어큐뮬레이터 순으로 연결하여, 냉매를 순환시키는 냉매순환라인과, 전장품냉각부를 통해 전장품이 냉각되도록 냉각수를 선택적으로 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 배터리냉각부를 통해 배터리가 냉각되도록 냉각수를 선택적으로 순환시키는 제2냉각수순환라인과, 상기 제2냉각수순환라인 상에 구비되고, 유입된 냉매 및 냉각수를 서로 열교환 시킨 후 각각 냉매 및 냉각수를 유출하는 통합칠러, 상기 냉매순환라인 중 제1팽창밸브의 유입단 측에서 분기되면서 상기 통합칠러로 연결되고, 상기 통합칠러에서 어큐뮬레이터로 연결되며, 상기 냉매순환라인을 따라 유동하는 냉매를 상기 통합칠러로 유동시키는 냉매측로와, 상기 제1냉각수순환라인 중 전장품냉각부의 유출단 측에서 분기되어, 상기 통합칠러의 유입단에 연결되는 냉각수측로, 및 상기 제1냉각수순환라인 중 상기 냉각수측로가 분기되는 지점에 구비되어, 선택적으로 상기 제1냉각수순환라인 및 냉각수측로의 유로를 개폐 및 전환하는 제1냉각수유로전환밸브를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 냉매측로 상에 구비되고, 유입된 냉매를 팽창하여 상기 통합칠러로 유출하는 제2팽창밸브를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제1냉각수순환라인 중 전장품냉각부의 유입단측에 배치되어, 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 송출하는 제1냉각수펌프와, 상기 제2냉각수순환라인 중 배터리냉각부의 유입단측에 배치되어, 상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 송출하는 제2냉각수펌프와, 상기 제1냉각수순환라인 중 전장품냉각부의 유출단측에 배치되어, 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 선택적으로 공냉하는 전장라디에이터를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 냉매순환라인 중 상기 실내컨덴서의 유출단측에서 분기되어, 상기 전자팽창밸브의 유입단측에 합류되는 냉매유동라인과, 상기 제1냉각수순환라인 중 전장라디에이터의 배출단측에 중첩되어, 상기 전장라디에이터에 의해 냉각된 냉각수로 유입된 냉매를 수냉하여 유출하는 수냉컨덴서를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제1냉각수순환라인 중 제1냉각수펌프의 유입단측에서 분기되어, 상기 제2냉각수순환라인 중 배터리냉각부의 유입단측에 합류하는 제1냉각수연결라인과, 상기 제1냉각수순환라인 중 수냉컨덴서의 유출단측에서 분기되어, 상기 제2냉각수순환라인 중 제2냉각수펌프의 유입단측에 합류하는 제2냉각수연결라인과, 상기 제2냉각수순환라인 중 상기 제1냉각수연결라인이 합류되는 합류지점에 구비되어, 선택적으로 상기 제2냉각수순환라인 및 제1냉각수연결라인의 유로를 개폐 및 전환하는 제2냉각수유로전환밸브를 포함한다.
더불어 본 발명에 따른 상기 통합칠러는 내부에는 상기 냉각수 및 냉매가 유동하는 각각의 유로가 형성되며, 상기 제1칠러몸체 및 제2칠러몸체가 서로 결합되어 냉매 및 냉각수가 유동하는 유로가 각각 연결되며, 상기 제1칠러몸체의 일측면에는 상기 냉각수측로를 따라 유동하는 냉각수를 유입하는 냉각수유입구와, 상기 어큐뮬레이터로 냉매를 유동시키는 냉매유동라인으로 냉매를 유출하는 냉매유출구를 형성하고, 상기 제2칠러몸체의 타측면에는 상기 냉매측로를 따라 유동하면서 상기 제2팽창밸브를 통과한 냉매가 유입되는 냉매유입구와, 상기 배터리냉각부로 냉각수를 유동시키는 상기 제2냉각수순환라인으로 냉각수를 유출하는 제1냉각수유출구와, 상기 전장품냉각부로 냉각수를 유동시키는 제2냉각수유로전환밸브로 냉각수를 유출하는 제2냉각수유출구가 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 상기 냉매순환라인 중 상기 제1팽창밸브의 유입단측과, 상기 증발기의 유출단측에 중첩되어, 상기 제1팽창밸브로 유입되는 냉매와, 상기 증발기에서 유출되는 냉매를 서로 열교환 시키는 이중관열교환기를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제2냉각수순환라인 상에 구비되어, 선택적으로 상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 수가열히터를 포함한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
첫째, 단순화한 냉각수의 열원으로 난방기능 개성뿐만 아니라, 냉매의 유로를 간소화할 수 있다.
둘째, 전자팽창밸브(EXV) 사용으로 난방성능 향상되고, 냉매 밸브 수량을 줄여 부품수 감소 및 냉매 유로를 간소화할 수 있다.
셋째, 난방시 전장 폐열뿐만 아니라, 배터리 열원 사용이 가능하여 난방 성능 향상되고, 배터리칠러와, 폐열칠러를 통합한 통합칠러의 구성으로 추가 유로 구성없이 배터리 냉각이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합칠러의 구성을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 제습모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합칠러의 구성을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 제습모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 냉각수의 열원만으로 난방기능이 가능한 구성으로 냉매의 유로를 단순화할 수 있고, 전자팽창밸브(EXV) 사용으로 난방성능을 향상할 수 있으며, 냉매밸브 수량을 줄여 부품수 감소 및 냉매 유로 간소화할 수 있고, 난방시 전장 폐열뿐만 아니라, 배터리 열원 사용이 가능하여 난방성능이 향상되고, 배터리 냉각을 폐열칠러와 통합한 통합칠러 구성으로 추가 유로 구성없이 배터리 냉각이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 전동압축기(10), 실내컨덴서(20), 제1팽창밸브(101), 증발기(30), 어큐뮬레이터(40), 냉매순환라인(100), 제1냉각수순환라인(200), 제2냉각수순환라인(300), 통합칠러(330), 냉매측로(120), 냉각수측로(410), 및 제1냉각수유로전환밸브(420)가 포함되는데, 상기 전동압축기(10)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출한 구동신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출한다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기를 가열하고, 상기 증발기(30)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기를 냉각한다.
이때 상기 전동압축기(10)와 상기 실내컨덴서(20), 증발기(30), 및 어큐뮬레이터(40)는 냉매가 유동하는 냉매순환라인(100)으로 연결되는데, 상기 냉매순환라인(100)은 상기 전동압축기(10)의 토출단과 그 일측이 연결되고, 타측은 상기 실내컨덴서(20)의 유입단과 연결되어, 상기 전동압축기(10)에서 압축된 냉매가 상기 실내컨덴서(20)로 유입된다.
여기서 상기 실내컨덴서(20)로 유입된 냉매는 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 가열하고, 가열된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 통해 상기 증발기(30)로 유입되는데, 상기 증발기(30)는 실내컨덴서(20)의 유출단과 냉매순환라인(100)으로 연결되는 것이 바람직하다.
이때 상기 냉매순환라인(100) 중 상기 증발기(30)의 유입단측에는 제1팽창밸브(101)가 배치되는데, 상기 제1팽창밸브(101)는 솔레노이드 열팽창밸브(SOL TXV)로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 개방 제어되어, 상기 냉매순환라인(100)을 따라 상기 증발기(30)로 유동하는 냉매를 팽창하여, 팽창된 냉매가 상기 증발기(30)로 유입되도록 한다.
상기 제1팽창밸브(101)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(30)로 유입된 냉매는 상기 증발기(30)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각하고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
여기서 상기 실내컨덴서(20) 및 증발기(30)는 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비되는데, 상기 공조유닛의 하우징(1) 선단에는 송풍수단(2)이 구비되고, 상기 송풍수단(2)의 후방에는 상기 증발기(40)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 송풍수단(2)의 구동으로 자동차 외부에서 유입된 외기 또는 자동차 실내에서 유입된 내기가 급기로 전환되면서, 상기 증발기(30)를 통과한 후 후방인 자동차 실내로 송풍된다.
그리고 상기 증발기(30)의 후방에는 격벽으로 난방통로(3) 및 냉방통로(4)로 구획되고, 상기 격벽의 선단에는 통로개폐도어(5)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 통로개폐도어(5)의 회전으로 상기 난방통로(3) 또는 냉방통로(4)가 선택적으로 개방 또는 개도가 조절된다.
이때 상기 난방통로(3)에는 상기 실내컨덴서(20)가 구비되어, 상기 난방통로(3)를 따라 유동하는 급기가 상기 실내컨덴서(20)와의 열교환으로 가열된 후, 자동차 실내로 유입되어 난방이 이루어지도록 한다.
또한, 상기 실내컨덴서(20) 후방에는 PTC히터(6)가 구비되는데, 상기 PTC히터(6)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 선택적으로 구동하여 상기 실내컨덴서(20)를 통과한 급기에 방열하여 열을 더하는데, 동계에 자동차 실내 난방 시 부족한 열을 PTC히터(6)로 보충할 수 있다.
그리고 상기 냉매순환라인(100) 중 전동압축기(10)의 후방측에는 어큐뮬레이터(40)가 배치되는데, 상기 어큐뮬레이터(40)는 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하여 상기 전동압축기(10)로 유입되도록 한다.
따라서 상기 냉매순환라인(100)은 상기 전동압축기(10), 실내컨덴서(20), 제1팽창밸브(101), 증발기(30), 어큐뮬레이터(40), 다시 전동압축기(10) 순으로 냉매가 유동하는 유로로 연결되어, 냉매가 상기 전동압축기(10), 실내컨덴서(20), 제1팽창밸브(101), 증발기(30), 어큐뮬레이터(40), 다시 전동압축기(10) 순으로 유동하여 순환하게 된다.
그리고 상기 냉매순환라인(100)에는 이중관열교환기(50)가 구비되는데, 상기 이중관열교환기(50)는 상기 냉매순환라인(100) 중 제1팽창밸브(101)의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 증발기(30)의 유출단에 중첩되어, 상기 제1팽창밸브(101)로 유동하는 냉매와, 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매를 서로 열교환시킨다.
따라서 상기 이중관열교환기(50)가 상기 제1팽창밸브(101)로 유동하는 냉매와, 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매를 서로 열교환 시킴에 따라 상기 증발기(30)에서 유출되는 냉매의 과열도가 상승하여 액냉매 유입으로 인한 상기 전동압축기(10)의 손상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방시스템은 전장품 및 배터리를 냉각하기 위해 전장품냉각부(PE) 및 배터리냉각부(B)로 냉각수를 유동시키는 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)이 포함되는데, 상기 제1냉각수순환라인(200)은 냉각수가 전장품을 냉각하도록, 전장품냉각부(PE)로 냉각수를 선택적으로 순환시키고, 상기 제2냉각수순환라인(300)은 냉각수가 배터리를 냉각하도록, 배터리냉각부(B)로 냉각수를 선택적으로 순환시킨다.
이때 상기 제1냉각수순환라인(200) 상에는 제1워터펌프(210)와, 전장라디에이터(220), 및 수냉컨덴서(230)가 구비되는데, 상기 제1워터펌프(210)는 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 송출하여 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 냉각수가 유동되도록 하고, 상기 전장라디에이터(220)는 상기 전장품냉각부(PE)의 유출단측에 배치되어, 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수가 유입되면, 유입된 냉각수를 공냉으로 냉각하여 유출하며, 상기 수냉컨덴서(230)는 상기 전장라디에이터(220)의 유출단측에 일측이 중첩되고, 타측은 냉매유동라인(110)에 중첩되어, 상기 전장라디에이터(220)를 통과한 냉각수와 상기 냉매유동라인(110)을 따라 유동하는 냉매를 수냉시킨다.
여기서 상기 냉매유동라인(110)은 상기 냉매순환라인(100)에서 분기되어 상기 수냉컨덴서(230)의 유입구와 연결되는 유입단과, 상기 수냉컨덴서(230)의 유출구와 연결되어 상기 냉매순환라인(100)에 다시 합류하는 유출단을 이루는데, 이때 상기 냉매순환라인(100) 중 상기 냉매유동라인(110)의 분기지점과 합류지점 사이에는 제어부에 의해 개폐가 선택적으로 제어되는 2웨이밸브(102)가 구비되어, 상기 냉매순환라인(100) 및 냉매유동라인(110)을 유동하는 냉매의 유동을 제어하게 된다.
따라서 상기 2웨이밸브(102)가 폐쇄되면, 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 냉매유동라인(110)을 통해 상기 수냉컨덴서(230)로 유입되어, 냉각수에 의해 수냉되어, 냉각된 냉매가 다시 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하게 된다.
그리고 배터리가 냉각되도록 하는 상기 제2냉각수순환라인(300) 상에는 제2워터펌프(310)와, 수가열히터(320)과, 통합칠러(330)가 구비되는데, 상기 제2워터펌프(310)는 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 송출하여 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 냉각수가 유동되도록 하고, 상기 수가열히터(320)는 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 선택적으로 가열하여 유출하며, 상기 통합칠러(330)는 상기 제2냉각수순환라인(300) 상에 구비되어, 유입된 냉매 및 냉각수를 서로 열교환 시킨 후 각각 유출한다.
이때 상기 통합칠러(330)로 유입되는 냉매는 냉매측로(120)를 통해 유입되는데, 상기 냉매측로(120)는 상기 냉매순환라인(100) 중 제1팽창밸브(101)의 유입단 측에서 분기되면서 상기 통합칠러(330)로 연결되고, 상기 통합칠러(330)에서 어큐뮬레이터(40)로 연결되며, 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매를 선택적으로 통합칠러(330)로 유입시키면서 어큐뮬레이터(40)로 유동시킨다.
상기 냉매측로(120)에는 제2팽창밸브(121)가 구비되는데, 상기 제2팽창밸브(121)는 상기 냉매측로(120) 상에 구비되어, 상기 냉매측로(120)로 유입된 냉매를 팽창하여 상기 통합칠러(330)로 유입되도록 한다.
그리고 상기 통합칠러(330)로 유입되는 냉각수는 냉각수측로(410)를 통해 유입되는데, 상기 냉각수측로(410)는 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 전장품냉각부(PE)의 유출단 측에서 분기되면서 상기 통합칠러(330)로 연결되어, 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 전장품냉각부(PE)에서 유출된 냉각수가 상기 통합칠러(330)로 유입되도록 한다.
이때 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 상기 냉각수측로(410)가 분기되는 지점에는 제1냉각수유로전환밸브(420)가 구비되어, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)의 유로 개폐 및 전환으로 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 냉각수측로(410)의 유로가 선택적으로 개폐 및 전환되어, 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수가 냉각수측로(410)를 통해 선택적으로 상기 통합칠러(330)로 유입되도록 한다.
더불어 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)에는 서로의 유로를 연결하는 제1냉각수연결라인(440) 및 제2냉각수연결라인(450)이 포함되는데, 상기 제1냉각수연결라인(440)은 상기 제1냉각수순환라인(200)에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제2냉각수순환라인(300)으로 연결된다.
그리고 상기 제2냉각수연결라인(450)은 상기 제2냉각수순환라인(300)에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1냉각수순환라인(200)으로 연결된다.
이때 상기 제2냉각수순환라인(300) 중 제1냉각수연결라인(440)이 연결되는 합류지점에는 제2냉각수유로전환밸브(430)가 구비되는데, 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)는 3웨이밸브로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 냉각수가 제2냉각수순환라인(300)만을 순환하거나, 제1냉각수연결라인(440)으로 유동하게 유로를 개폐 및 전환하여, 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 선택적으로 전장품을 냉각하는 상기 제1냉각수순환라인(200) 유동시킨다.
여기서 상기 통합칠러(330)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 통합칠러(330)는 도 2에 도시한 바와 같이 상기 제2냉각수순환라인(300) 중 제2냉각수펌프(310)의 유입단측에 배치되는 것으로, 상기 통합칠러(330)는 제1칠러몸체(331) 및 제2칠러몸체(332)로 구획하여 구분되고, 상기 제1칠러몸체(331) 및 제2칠러몸체(332) 각각은 그 내부에 냉각수 및 냉매가 유동하는 각각의 유로가 형성되며, 상기 제1칠러몸체(331)의 일측면에는 냉각수측로(410)를 따라 유동하는 냉각수를 유입하는 냉각수유입구(333)와, 어큐뮬레이터(40)로 냉매를 유동시키는 냉매측로(120)로 냉매를 유출하는 냉매유출구(334)가 형성된다.
그리고 상기 제2칠러몸체(332)의 타측면에는 냉매측로(120)를 따라 유동하면서 제2팽창밸브(121)를 통과한 냉매가 유입되는 냉매유입구(335)와, 배터리냉각부(B)로 냉각수를 유동시키는 제2냉각수순환라인(300)으로 냉각수를 유출하는 제1냉각수유출구(336)와, 전장품냉각부(PE)으로 냉각수를 유동시키는 제2냉각수유로전환밸브(430)로 냉각수를 유출하는 제2냉각수유출구(337)가 형성된다.
따라서 상기 통합칠러(330)로 유입되는 냉매는 상기 냉매측로(120)를 따라 유동하면서 제2팽창밸브(121)를 통과하여 팽창된 냉매로, 상기 제2칠러몸체(332)의 타측면에 형성된 냉매유입구(335)를 통해 유입되어, 냉각수 유로와 냉매 유로의 열교환을 통해 제1칠러몸체(331)의 일측면에 형성된 냉매유출구(334)에서 유출되어, 상기 제1냉매측로(120)를 따라 상기 어큐뮬레이터(40)로 유출된다.
이때 유입된 냉매는 냉각수와 서로 열교환한 후, 상기 어큐뮬레이터(40)로 유출하게 된다.
그리고 상기 통합칠러(330)로 유입되는 냉각수는 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)의 유로 전환으로 상기 제1냉각수순환라인(200)에서 냉각수측로(410)를 통해 유입된 냉각수로, 상기 제1칠러몸체(331)의 일측면에 형성된 냉각수유입구(333)를 통해 냉각수측로(440)를 따라 유동하는 냉각수가 유입되어, 냉매 유로와 열교환을 통해 제2칠러몸체(332)의 타측면에 형성된 제1냉각수유출구(336) 및 제2냉각수유출구(337)를 통해 유출되어, 배터리냉각부(B)로 냉각수를 유동시키는 제2냉각수순환라인(300)으로 유출되거나, 및/또는 전장품냉각부(PE)으로 냉각수를 유동시키는 제2냉각수유로전환밸브(430)로 냉각수가 유출된다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드, 난방 제습모드, 배터리 냉각모드, 냉방모드 별 냉매 및 냉각수의 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 3을 참조한 난방모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방되고, 냉방통로(4)는 폐쇄되도록 제어된다.
그리고 상기 2웨이밸브(102)는 개방 제어되고, 상기 제1팽창밸브(101)는 폐쇄 제어되며, 상기 제2팽창밸브(121)는 개방 제어되고, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)는 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 전장품냉각부(PE)의 유출단측에서 냉각수측로(410)로 냉각수가 유동하게 전환 제어되고, 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)는 상기 제2냉각수순환라인(300)과 수가열히터(320)에서 제1냉각수연결라인(440)과, 배터리냉각부(B)의 유출단측에서 제1냉각수연결라인(440)으로 냉각수가 유동하게 전환 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(210) 및 제2워터펌프(310)의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 가열되고, 가열된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 2웨이밸브(102) 및 제2팽창밸브(121)의 개방으로 냉매측로(120)를 따라 유동하면서 제2팽창밸브(121)에서 팽창된 후, 상기 통합칠러(200)를 통해 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입되고, 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입된 냉매는 기상 및 액상으로 분리된 후, 기상의 냉매만 다시 전동압축기(10)로 유입되는 순환 경로를 이룬다.
또한, 냉각수는 상기 제1워터펌프(210)의 구동에 의해 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 전장품냉각부(PE)를 통과한 후, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)를 통해 냉각수측로(410)로 유동하게 되고, 상기 냉각수측로(410)로 유동하는 냉각수는 상기 통합칠러(330)로 유입되어, 상기 통합칠러(330) 내부에서 냉매와 열교환 후 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)로 유출되어, 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)를 통해 제1냉각수연결라인(440)으로 유동하게 되고, 또한 제2냉각수순환라인(300)으로 유출되어, 상기 제2냉각수순환라인(300)의 제2워터펌프(310) 구동에 의해 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 배터리냉각부(B)를 통과한 후, 상기 배터리냉각부(B)의 유출단측에서 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)를 통해 제1냉각수연결라인(440)으로 유동하게 되고, 상기 제1냉각수연결라인(440)에서 상기 제1냉각수순환라인(200)으로 다시 유동하게 되는 순환 경로를 이룬다.
따라서 냉각수를 유동시키는 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)은 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)의 냉각수측로(410)로의 유로 전환과, 상기 통합칠러(330), 그리고 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)의 제1냉각수연결라인(440)으로의 유로 전환으로 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)의 유로가 연결되어, 냉각수가 상기 제1냉각수순환라인(200)에서 제2냉각수순환라인(300)으로 제2냉각수순환라인(300)에서 제1냉각수순환라인(200)으로 순환하게 된다.
상기한 냉매의 순환 경로 및 냉각수의 순환 경로와 통합칠러에서 냉매와 냉각수 간의 열교환에 의해 전장품의 폐열 및 배터리 폐열로 냉매에 열을 가할 수 있어, 난방 기능을 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 난방 성능이 향상되는 효과를 발휘하게 된다.
도 4를 참조한 난방 제습모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방 제습모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방되고, 냉방통로(4)는 폐쇄되도록 제어한다.
그리고 상기 2웨이밸브(102)는 개방 제어되고, 상기 제1팽창밸브(101) 및 제2팽창밸브(121)는 개방 제어되며, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)는 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 전장품냉각부(PE)의 유출단측에서 냉각수측로(410)로 냉각수가 유동하게 전환 제어되고, 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)는 상기 제2냉각수순환라인(300)은 수가열히터(320)에서 제1냉각수연결라인(440)과 배터리냉각부(B)의 유출단측에서 제1냉각수연결라인(440)으로 냉각수가 유동하게 전환 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(210) 및 제2워터펌프(310)의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 가열되고, 가열된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 2웨이밸브(102) 및 제2팽창밸브(121)의 개방으로 냉매측로(120)를 따라 유동하면서 제2팽창밸브(121)에서 팽창된 후, 상기 통합칠러(200)를 통해 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입되고, 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입된 냉매는 기상 및 액상으로 분리된 후, 기상의 냉매만 다시 전동압축기(10)로 유입되고, 상기 제1팽창밸브(101)의 개방으로 냉매가 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 제1팽창밸브(101)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(30)로 유입된다.
상기 증발기(30)로 유입된 냉매는 상기 증발기(30)를 통과하면서 자동차 실내로 제공되는 급기에서 습기를 응축시켜 제습한다.
그리고 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 통해 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입되고, 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입된 냉매는 기상 및 액상으로 분리된 후, 기상의 냉매만 다시 전동압축기(10)로 유입되는 순환 경로를 이룬다.
이때 상기 증발기(30)로 유입 및 유출되는 냉매는 상기 이중관열교환기(50)에 의해 상기 증발기(30)로 유입되는 냉매와, 상기 증발기(30)에서 유출되는 냉매가 서로 열교환이 이루어져, 상기 전동압축기(10)로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있어, 안정적인 난방운전이 가능하다.
또한, 냉각수는 상기 제1워터펌프(210)의 구동에 의해 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 전장품냉각부(PE)를 통과한 후, 상기 제1유로전환밸브(420)를 통해 냉각수측로(410)로 유동하게 되고, 상기 냉각수측로(410)로 유동하는 냉각수는 상기 통합칠러(330)로 유입되어, 상기 통합칠러(330) 내부에서 냉매와 열교환 후 제2냉각수순환라인(300)은 수가열히터(320) 측과 배터리냉각부(B) 측으로 유출되며, 유출된 냉각수는 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)를 통해 제1냉각수연결라인(440)으로 유동하게 되고, 상기 제1냉각수연결라인(440)에서 상기 제1냉각수순환라인(200)으로 다시 유동하게 되는 순환 경로를 이룬다.
따라서 냉각수를 유동시키는 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)은 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)의 냉각수측로(410)로의 유로 전환과, 상기 통합칠러(330), 그리고 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)의 제1냉각수연결라인(440)으로의 유로 전환으로, 냉각수가 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 냉각수측로(410) 만을 순환하게 된다.
상기한 냉매의 순환 경로 및 냉각수의 순환 경로와 통합칠러에서 냉매와 냉각수 간의 열교환에 의해 전장품의 폐열 및 배터리 폐열로 냉매에 열을 가할 수 있어, 난방 기능을 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 난방 성능이 향상되는 효과를 발휘하게 된다.
도 5를 참조한 난방 배터리 냉각모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방 배터리 냉각모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방되고, 냉방통로(4)는 폐쇄되도록 제어한다.
그리고 상기 2웨이밸브(102)는 폐쇄 제어되고, 상기 제1팽창밸브(101)는 폐쇄 제어되며, 상기 제2팽창밸브(121)는 개방 제어되고, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)는 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 전장품냉각부(PE)의 유출단측에서 전장라디에이터(220)로 냉각수가 유동하게 전환 제어되고, 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)는 상기 제2냉각수순환라인(300) 중 배터리냉각부(B)의 유출단측에서 수가열히터(320)으로 냉각수가 유동하게 전환 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(210) 및 제2워터펌프(310)의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 가열되고, 가열된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 2웨이밸브(102)의 폐쇄로 냉매가 상기 냉매유동라인(110)을 통해 수냉컨덴서(230)로 유동하게 되고, 상기 수냉컨덴서(230)로 유입된 냉매는 냉각수에 의해 수냉된 후, 상기 제1팽창밸브(101)는 폐쇄되고, 제2팽창밸브(121)의 개방으로 냉매측로(120)를 따라 유동하면서 제2팽창밸브(121)에서 팽창된 후, 상기 통합칠러(200)를 통해 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입되고, 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입된 냉매는 기상 및 액상으로 분리된 후, 기상의 냉매만 다시 전동압축기(10)로 유입되는 순환 경로를 이룬다.
또한, 냉각수는 상기 제1워터펌프(210)의 구동에 의해 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 전장품냉각부(PE)를 통과한 후, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)를 통해 전장라디에이터(220)로 유입되고, 상기 전장라디에이터(220)로 유입된 냉각수는 공냉된 후, 상기 수냉컨덴서(230)로 유입되며, 상기 수냉컨덴서(230)로 유입된 냉각수는 냉매와 열교환으로 냉매를 냉각한 후, 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 상기 제1워터펌프(210)로 다시 유동하게 되는 순환 경로를 이룬다.
그리고 상기 제2워터펌프(310)의 구동에 의해 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 배터리냉각부(B)를 통과한 후, 상기 배터리냉각부(B)의 유출단측에서 상기 제2유로전환밸브(430)를 통해 수가열히터(320)로 유동하게 되고, 상기 수가열히터(320)에서 상기 통합칠러(330)로 유입되어, 상기 통합칠러(330) 내부에서 냉매와 열교환 후 제2냉각수순환라인(300) 중 상기 제2워터펌프(310)로 다시 유동하게 되는 순환 경로를 이룬다.
따라서 냉각수를 유동시키는 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)은 교류없이 각각 냉각수를 순환하게 된다.
상기한 냉매의 순환 경로 및 냉각수의 순환 경로와 통합칠러에서 냉매와 냉각수 간의 열교환에 의해 전장품의 폐열 및 배터리 폐열로 냉매에 열을 가할 수 있어, 난방 기능을 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 난방 성능이 향상되는 효과를 발휘하게 된다.
도 6을 참조한 냉방모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 냉방모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 폐쇄되고, 냉방통로(4)는 개방되도록 제어한다.
그리고 상기 2웨이밸브(102)는 폐쇄 제어되고, 상기 제1팽창밸브(101)는 개방 제어되며, 상기 제2팽창밸브(121)는 폐쇄 제어되고, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)는 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 전장품냉각부(PE)의 유출단측에서 전장라디에이터(220)로 냉각수가 유동하게 전환 제어되고, 상기 제2냉각수유로전환밸브(430)는 폐쇄 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(210) 만의 구동으로 냉각수가 상기 제1냉각수순환라인(200)만을 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되며, 이때 실내컨덴서(20)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출되고, 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 2웨이밸브(102)의 폐쇄로 냉매가 상기 냉매유동라인(110)을 통해 수냉컨덴서(230)로 유동하게 되고, 상기 수냉컨덴서(230)로 유입된 냉매는 냉각수에 의해 수냉된 후, 제2팽창밸브(121)의 폐쇄로 상기 제1팽창밸브(101)는 개방되고, 냉매는 제1팽창밸브(101)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(30)로 유입된다.
상기 증발기(30)로 유입된 냉매는 상기 증발기(30)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
그리고 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 통해 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입되고, 상기 어큐뮬레이터(40)로 유입된 냉매는 기상 및 액상으로 분리된 후, 기상의 냉매만 다시 전동압축기(10)로 유입되는 순환 경로를 이룬다.
이때 상기 증발기(30)로 유입 및 유출되는 냉매는 상기 이중관열교환기(50)에 의해 상기 증발기(30)로 유입되는 냉매와, 상기 증발기(30)에서 유출되는 냉매가 서로 열교환이 이루어져, 상기 전동압축기(10)로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있어, 안정적인 냉방운전이 가능하다.
또한, 냉각수는 상기 제1워터펌프(210)의 구동에 의해 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 전장품냉각부(PE)를 통과한 후, 상기 제1냉각수유로전환밸브(420)를 통해 전장라디에이터(220)로 유입되고, 상기 전장라디에이터(220)로 유입된 냉각수는 공냉된 후, 상기 수냉컨덴서(230)로 유입되며, 상기 수냉컨덴서(230)로 유입된 냉각수는 냉매와 열교환으로 냉매를 냉각한 후, 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 상기 제1워터펌프(210)로 다시 유동하게 되는 순환 경로를 이룬다.
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 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 전동압축기 20: 실내컨덴서
30: 증발기 40: 어큐뮬레이터
50: 이중관열교환기 100: 냉매순환라인
101: 제1팽창밸브 102: 2웨이밸브
110: 냉매유동라인 120: 냉매측로
121: 제2팽창밸브 200: 제1냉각수순환라인
210: 제1워터펌프 220: 전장라디에이터
230: 수냉컨덴서 300: 제2냉각수순환라인
310: 제2워터펌프 320: 수가열히터
330: 통합칠러 331: 제1칠러몸체
332: 제2칠러몸체 333: 냉각수유입구
334: 냉매유출구 335: 냉매유입구
336: 제1냉각수유출구 337: 제2냉각수유출구
410: 냉각수측로 420: 제1냉각수유로전환밸브
430: 제2냉각수유로전환밸브 440: 제1냉각수연결라인
450: 제2냉각수연결라인 PE: 전장품냉각부
B: 배터리냉각부
30: 증발기 40: 어큐뮬레이터
50: 이중관열교환기 100: 냉매순환라인
101: 제1팽창밸브 102: 2웨이밸브
110: 냉매유동라인 120: 냉매측로
121: 제2팽창밸브 200: 제1냉각수순환라인
210: 제1워터펌프 220: 전장라디에이터
230: 수냉컨덴서 300: 제2냉각수순환라인
310: 제2워터펌프 320: 수가열히터
330: 통합칠러 331: 제1칠러몸체
332: 제2칠러몸체 333: 냉각수유입구
334: 냉매유출구 335: 냉매유입구
336: 제1냉각수유출구 337: 제2냉각수유출구
410: 냉각수측로 420: 제1냉각수유로전환밸브
430: 제2냉각수유로전환밸브 440: 제1냉각수연결라인
450: 제2냉각수연결라인 PE: 전장품냉각부
B: 배터리냉각부
Claims (8)
- 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 전동압축기;
자동차 실내로 제공되는 급기를 유입된 냉매로 가열한 후 유출하는 실내컨덴서;
유입된 냉매를 팽창하여 유출하는 제1팽창밸브;
자동차 실내로 제공되는 급기를 유입된 냉매로 냉각한 후 유출하는 증발기;
유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 상기 전동압축기로 유출하는 어큐뮬레이터;
상기 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기, 어큐뮬레이터 순으로 연결하여 냉매를 순환시키는 냉매순환라인;
전장품냉각부를 통해 전장품이 냉각되도록 냉각수를 선택적으로 순환시키는 제1냉각수순환라인;
배터리냉각부를 통해 배터리가 냉각되도록 냉각수를 선택적으로 순환시키는 제2냉각수순환라인;
상기 제2냉각수순환라인 상에 구비되고, 유입된 냉매 및 냉각수를 서로 열교환 시킨 후 각각 냉매 및 냉각수를 유출하는 통합칠러;
상기 냉매순환라인 중 제1팽창밸브의 유입단 측에서 분기되면서 상기 통합칠러로 연결되고, 상기 통합칠러에서 어큐뮬레이터로 연결되며, 상기 냉매순환라인을 따라 유동하는 냉매를 상기 통합칠러로 유동시키는 냉매측로; 상기 제1냉각수순환라인 중 전장품냉각부의 유출단 측에서 분기되어, 상기 통합칠러의 유입단에 연결되는 냉각수측로; 및
상기 제1냉각수순환라인 중 상기 냉각수측로가 분기되는 지점에 구비되어, 선택적으로 상기 제1냉각수순환라인 및 냉각수측로의 유로를 개폐 및 전환하는 제1냉각수유로전환밸브;
상기 냉매측로 상에 구비되고, 유입된 냉매를 팽창하여 상기 통합칠러로 유출하는 제2팽창밸브;
상기 제1냉각수순환라인 중 전장라디에이터의 배출단측에 중첩되는 수냉컨덴서;
상기 냉매순환라인 중 상기 실내컨덴서의 유출단측에서 분기되어, 상기 제2팽창밸브의 유입단측에 합류되고, 상기 수냉컨덴서를 통하도록 구성되는 냉매유동라인; 및
상기 냉매순환라인에서 상기 실내컨덴서 및 제2 팽창밸브 사이에 배치되고, 상기 냉매순환라인으로부터 상기 냉매유동라인으로의 냉매의 흐름을 허용 또는 차단하도록 구성되는 2웨이 밸브
를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1냉각수순환라인 중 전장품냉각부의 유입단측에 배치되어, 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 송출하는 제1냉각수펌프와;
상기 제2냉각수순환라인 중 배터리냉각부의 유입단측에 배치되어, 상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 송출하는 제2냉각수펌프와;
상기 제1냉각수순환라인 중 전장품냉각부의 유출단측에 배치되어, 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 선택적으로 공냉하는 전장라디에이터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 삭제
- 청구항 3에 있어서,
상기 제1냉각수순환라인 중 제1냉각수펌프의 유입단측에서 분기되어, 상기 제2냉각수순환라인 중 배터리냉각부의 유입단측에 합류하는 제1냉각수연결라인과;
상기 제1냉각수순환라인 중 수냉컨덴서의 유출단측에서 분기되어, 상기 제2냉각수순환라인 중 제2냉각수펌프의 유입단측에 합류하는 제2냉각수연결라인과;
상기 제2냉각수순환라인 중 상기 제1냉각수연결라인이 합류되는 합류지점에 구비되어, 선택적으로 상기 제2냉각수순환라인 및 제1냉각수연결라인의 유로를 개폐 및 전환하는 제2냉각수유로전환밸브;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 통합칠러는
내부에는 상기 냉각수 및 냉매가 유동하는 각각의 유로가 형성되며, 제1칠러몸체 및 제2칠러몸체가 서로 결합되어 냉매 및 냉각수가 유동하는 유로가 각각 연결되며,
상기 제1칠러몸체의 일측면에는 상기 냉각수측로를 따라 유동하는 냉각수를 유입하는 냉각수유입구와, 상기 어큐뮬레이터로 냉매를 유동시키는 냉매유동라인으로 냉매를 유출하는 냉매유출구를 형성하고,
상기 제2칠러몸체의 타측면에는 상기 냉매측로를 따라 유동하면서 상기 제2팽창밸브를 통과한 냉매가 유입되는 냉매유입구와, 상기 배터리냉각부로 냉각수를 유동시키는 상기 제2냉각수순환라인으로 냉각수를 유출하는 제1냉각수유출구와, 상기 전장품냉각부로 냉각수를 유동시키는 제2냉각수유로전환밸브로 냉각수를 유출하는 제2냉각수유출구가 형성된 전기자동차용 냉난방 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 냉매순환라인 중 상기 제1팽창밸브의 유입단측과, 상기 증발기의 유출단측에 중첩되어, 상기 제1팽창밸브로 유입되는 냉매와, 상기 증발기에서 유출되는 냉매를 서로 열교환 시키는 이중관열교환기;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2냉각수순환라인 상에 구비되어, 선택적으로 상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 수가열히터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
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