KR200153175Y1 - 전기자동차의 냉난방장치 - Google Patents

전기자동차의 냉난방장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 전기자동차의 냉난방장치에 관한 것으로서, 공기순환유니트와, 구동원을 식히도록 냉각수가 순환하는 냉각수단을 구비한 전기자동차에 있어서, 냉매사이클의 작동에 따라 선택적으로 냉,난방하도록 상기 공기순환유니트의 내부에 배설된 실내열교환기(37)와, 난방시 상기 냉각수의 열을 이용하여 난방열을 보충하도록 상기 공기순환유니트의 내부에 배설된 보조열교환기(51)와, 상기 보조열교환기(51)에 출입하는 냉각수를 제어하도록 상기 보조열교환기(51)의 출입구 측에 배설된 제어밸브(53)(57)를 구비한 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 난방운전시 부족한 열을 냉각수의 열로 보충하여 난방효율 및 에너지효율을 향상할 수 있다.

Description

전기자동차의 냉난방장치
본 고안은 전기자동차의 냉난방장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉 난방겸용 공기조화기는 냉방운전과 난방운전중에 냉매의 흐름방향을 변화시키도록 4방향밸브를 갖추고, 난방운전시에는 실외열교환기는 증발기로 작용하고 실내열교환기는 응축기로 작용하며, 냉방운전시에는 실외열교환기는 응축기로 작용하고 실내열교환기는 증발기로 작용하여, 실내를 냉 난방하게 되어 있다.
종래 전기자동차에 적용된 냉 난방겸용 공기조화기는 제1도에 도시한 바와 같이, 그 난방운전시에는 압축기(1)에서 토출된 냉매가 4방향밸브(2), 제1실내열교환기(3), 제2실내열교환기(5), 팽창밸브(6), 실외열교환기(7), 4방향밸브(2) 및 리시이버 탱크(8)를 순차적으로 지나 상기 압축기(1)로 유입하는 사이클을 이룬다.
이때, 상기 4방향밸브(2)는 상기 압축기(1)의 토출구와 상기 제1실내열교환기(3)의 유입구가 연통되고 실외열교환기(7)의 유출구와 상기 리시이버 탱크(8)의 유입구가 연통되도록(제1도에서 4방향밸브내의 실선으로 표시) 절환되고, 냉매의 열은 팬(9)(11)에 의해 유동하는 공기를 매개물로 하여 제1실내열교환기(3) 및 제2실내열교환기(5)에서 차실내에 용이하게 전달된다. 따라서, 차실내에는 고온의 공기가 공급된다. 그리고, 실외열교환기(7)를 지나는 냉매는 팬(12)에 의해 유동하는 공기를 매개물로 하여 외부의 열을 흡수한다.
반면에, 그 냉방운전시에는 압축기(1)에서 토출된 냉매가 4방향밸브(2), 실외열교환기(7), 팽창밸브(6), 제2실내열교환기(5), 제1실내열교환기(3), 4방향밸브(2) 및 리시이버 탱크(8)를 순차적으로 지나 상기 압축기(1)로 유입하는 사이클을 이룬다.
이때, 상기 4방향밸브(2)는 상기 압축기(1)의 토출구와 상기 실외열교환기(7)의 유입구가 연통되고 제1실내열교환기(3)의 유출구와 상기 리시이버 탱크(8)의 유입구가 연통되도록(제1도에서 4방향밸브내의 점선으로 표시) 절환되고, 냉매의 열은 팬(12)에 의해 유동하는 공기를 매개물로 하여 실외열교환기(7)에서 외부에 전달되고, 제2실내열교환기(5) 및 제1실내열교환기(3)를 지나는 냉매는 팬(11)(9)에 의해 유동하는 공기를 매개물로 하여 차실내의 열을 흡수한다. 따라서, 차실내에 차가운 공기가 공급된다.
그런데, 종래 이와같이 전기자동차에 적용된 냉 난방겸용 공기조화기에서는, 난방운전시에 외기의 온도가 낮을 경우에는 실외열교환기(7)에 착상(서리가 생김)이 이루어져 열교환이 잘 일어나지 않아 상기 실외열교환기(7)가 흡수하는 열량이 감소하게 되고, 상기 실외열교환기(7)에서의 흡열량이 적으므로 상기 실내열교환기(3, 5)가 난방을 하도록 충분한 열을 방출하지 못하게 되어, 난방을 용이하게 할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안은 상기 문제점들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 난방운전시 부족한 열을 냉각수의 열로 보충하여 난방효율 및 에너지효율을 향상할 수 있는 전기자동차의 냉난방장치를 제공하는데 있다.
제1도는 종래 전기자동차에 적용되는 냉 난방겸용 공기조화기를 나타내는 구성도.
제2도는 본 고안의 일실시예에 의한 전기자동차의 냉난방장치를 나타내는 구성도.
제3도는 제2도에서 냉매 및 냉각수 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
37 : 실내열교환기 51 : 보조열교환기
53 : 제1제어밸브 57 : 제2제어밸브
63 : 냉각수 온도센서 65 : 공기 온도센서
본 고안은 공기순환유니트와, 구동원을 식히도록 냉각수가 순환하는 냉각수단을 구비한 전기자동차에 있어서, 냉매사이클의 작동에 따라 선택적으로 냉,난방하도록 상기 공기순환유니트의 내부에 배설된 실내열교환기와, 난방시 상기 냉각수의 열을 이용하여 난방열을 보충하도록 상기 공기순환유니트의 내부에 배설된 보조열교환기와, 상기 보조열교환기에 출입하는 냉각수를 제어하도록 상기 보조열교환기의 출입구 측에 배설된 제어밸브를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도에 도시한 바와 같이, 전기자동차의 실외측(엔진실등)(OUTSIDE)에는 압축기(31)가 배설되고, 상기 압축기(31)의 토출구측에는 방향전환밸브(33)를 통해 실외열교환기(35) 및 실내열교환기(37)가 연결되며, 상기 실외열교환기(35)와 실내열교환기(37)는 냉매를 팽창하는 팽창수단(39)에 의해 연결되고, 그 내부 관로에는 냉매(암모니아 또는 프레온)가 흐르는 냉매사이클이 형성되어 있다.
상기 방향전환밸브(33)는 그 제1포트(33a)가 압축기(31)의 토출구에 연통되고, 그 제2포트(33b)가 상기 실내열교환기(37)에 연통되며, 그 제3포트(33c)가 상기 압축기(31)의 유입구에 연통되고, 그 제4포트(33d)가 상기 실외열교환기(35)에 연통된 4방향밸브로 되어 있다. 상기 방향전환밸브(33)는 압축기(31)에서 토출된 냉매의 흐름방향을 상기 실외열교환기(35)측 또는 실내열교환기(37)측으로 전환하는 역할을 한다.
상기 실외열교환기(35)는 전기자동차의 실외측에 연결되어 있다. 상기 실내열교환기(37)는 전기자동차의 공기순환유니트(H)의 내부에 배설되어 있고, 난방시에는 실내공기에 대해 난방수단으로, 냉방시에 실내공기에 대해 냉방수단으로 작용한다.
상기 팽창수단(39)은 팽창밸브 또는 모세관으로 되어 있다.
한편, 상기 공기순환유니트(H)의 내부에는 난방시 난방열을 보충하도록 그 내부에 냉각수가 흐르는 보조열교환기(51)가 배설되어 있고, 상기 보조열교환기(51)의 냉각수 입구(51a)는 제1제어밸브(53)를 매개로 순환펌프(55) 및 제2제어밸브(57)에 연통되어 있고, 상기 보조열교환기(51)의 냉각수 출구(51b)는 상기 제2제어밸브(57)에 연통되어 있으며, 상기 제2제어밸브(57)의 출구포트(57a)에는 방열기(59)가 연통되어 있고, 상기 방열기(59)의 출구측은 구동원 자켓(61)과 상기 순환펌프(55)를 순차적으로 통하여 상기 제1제어밸브(53)의 입구포트(53a)에 연통되어 있다. 그리고, 상기 제1제어밸브(53)와 순환펌프(55)사이에는 상기 구동원 자켓(61)를 통과한 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서(63)가 배설되어 있다.
상기 구동원 자켓(61)은 전기자동차의 엔진에 해당하는 구동모터(71)와, 상기 구동모터(71)를 구동하는 구동수단(73)으로 된 구동원을 싸고 있는 구조로서, 구동원 자켓(61)의 내부에 흐르는 냉각수가 구동원을 식히게 되어 있다.
상기 구동수단(73)은 인버터등으로 되어 있다.
상기 공기순환유니트(H)의 내부에는 난방시 온기가 흐르는 난방로(H1)와 냉방시 냉기가 흐르는 냉방로(H2)가 형성되어 있고, 상기 난방로(H1)와 냉방로(H2)는 도어(H3)에 의해 개폐되도록 되어 있다. 그리고, 상기 보조열교환기(51)의 공기입구측에는 공기의 온도를 감지하도록 공기 온도센서(65)가 배설되어 있다.
이와같이 구성된 본 고안의 일실시예에 의한 전기자동차의 냉난방장치에서, 냉방시에는 제3도에서 실선의 화살표로 표시된 바와 같이, 압축기(31)에서 토출된 고온고압의 냉매가스는 방향전환밸브(33)의 제1포트(33a), 제4포트(33d)를 순차적으로 통해 실외열교환기(35)에 유입한 후 실외공기와 열교환되면서 냉각되어 응축된다. 응축액화된 냉매는 팽창수단(39)을 지나면서 상기 팽창수단(39)의 단열팽창효과에 의해 저압의 냉매액으로 변환된 다음, 실내열교환기(37)에 유입하여 증발하면서 공기순환유니트(H)의 내부에 흐르는 공기와 열교환되어 냉매가스로 변하여 방향전환밸브(33)의 제2포트(33b) 및 제3포트(33c)를 순차적으로 통해, 압축기(31)로 유입되는 냉매사이클을 계속한다. 이때, 상기 공기순환유니트(H)에 배설된 도어(H3)는 상기 난방로(H1)를 막게 되고, 상기 실내열교환기(37)를 통과하면서 차가워진 공기는 냉방로(H2)를 통해 차실내로 유출하여 냉방하게 된다.
상기 냉방운전중에 순환펌프(55)의 작동에 의해 순환하는 냉각수는 구동원 자켓(61)을 통과할 때 구동모터(71) 및 구동수단(73)을 식히면서 데워진 후, 제1제어밸브(53) 및 제2제어밸브(57)를 순차적으로 통하여 방열기(59)를 통과하면서 열을 외부로 방출하고 식어져 상기 구동원 자켓(61)에 유입하는 냉각수사이클을 계속한다.
한편, 난방운전시에는 제3도에서 점선의 화살표로 표시된 바와 같이, 압축기(31)에서 토출된 고온고압의 냉매가스는 방향전환밸브(33)의 제1포트(33a) 및 제2포트(33b)를 순차적으로 통해 실내열교환기(37)에 유입한 후 공기순환유니트(H)의 내부에 흐르는 실내공기와 열교환되면서 냉각되어 응축된다. 응축액화된 냉매는 팽창수단(39)을 지나면서 상기 팽창수단(39)의 단열팽창효과에 의해 저압의 냉매액으로 변환된 다음, 실외열교환기(35)에 유입하여 증발하면서 냉매가스로 변하여 방향전환밸브(33)의 제4포트(33d) 및 제3포트(33c)를 순차적으로 통해, 압축기(31)로 유입되는 냉매사이클을 계속한다. 이때, 공기순환유니트(H)의 내부에 흐르는 공기는 상기 실내열교환기(37)에서 방출하는 열량에 의해 데워져 차실내를 난방하게 된다.
이때, 상기 공기순환유니트(H)에 배설된 도어(H3)는 상기 냉방로(H2)를 막게 되고, 상기 실내열교환기(37)를 통과하면서 데워진 공기는 난방로(H1)를 통해 차실내로 유출하여 난방하게 된다.
상기 난방운전중에 순환펌프(55)의 작동에 의해 순환하는 냉각수는 구동원 자켓(61)을 통과할 때 구동모터(71) 및 구동수단(73)을 식히면서 데워진다. 이때, 상기 냉각수 온도센서(63)에 의해 감지된 냉각수온도(t1)와, 상기 공기 온도센서(65)에 의해 감지된 공기온도(12)를 도시하지 않은 제어수단이 비교한다.
상기 비교 결과, t1이 t2보다 크면 제1, 제2제어밸브(53)(57)의 작동으로, 냉각수는 제1제어밸브(53)를 통하여 보조열교환기(51)를 통과하면서 열을 방출하여 공기온도를 높인 후, 제2제어밸브(57)을 통하여 방열기(59)를 통과하면서 열을 재차 외부로 방출하고 식어져, 상기 구동원 자켓(61)에 유입하는 냉각수사이클을 계속한다.
상기 비교 결과, t1이 t2보다 작으면, 냉각수는 냉방운전시와 동일한 경로, 즉, 제1제어밸브(53) 및 제2제어밸브(57)를 순차적으로 통하여 방열기(59)를 통과하면서 열을 외부로 방출하고 식어져 상기 구동원 자켓(61)에 유입하는 냉각수사이클을 계속한다.
본 고안에 의한 전기자동차의 냉난방장치에 의하면, 난방운전시 부족한 열을 냉각수의 열로 보충하여 난방하므로, 방열기를 통해 버려지는 폐열을 회수할 수가 있게 되어 난방효율 및 에너지효율을 향상할 수 있다.

Claims (2)

  1. 공기순환유니트와, 구동원을 식히도록 냉각수가 순환하는 냉각수단을 구비한 전기자동차에 있어서, 냉매사이클의 작동에 따라 선택적으로 냉,난방하도록 상기 공기순환유니트의 내부에 배설된 실내열교환기(37)와, 난방시 상기 냉각수의 열을 이용하여 난방열을 보충하도록 상기 공기순환유니트의 내부에 배설된 보조열교환기(51)와, 상기 보조열교환기(51)에 출입하는 냉각수를 제어하도록 상기 보조열교환기(51)의 출입구 측에 배설된 제어밸브(53)(57)를 구비한 것을 특징으로 하는 전기자동차의 냉난방장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어밸브(53)의 일측에는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서(63)가 배설되고, 상기 보조열교환기(51)의 공기입구측에는 공기의 온도를 감지하도록 공기 온도센서(65)가 배설되어, 상기 온도센서(63)(65)에서 감지된 온도차이에 따라 냉각수를 상기 보조열교환기(51)로 선택적으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 냉난방장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101448656B1 (ko) * 2011-06-10 2014-10-08 엘지전자 주식회사 전기자동차용 공기조화장치

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