KR20120140101A - Heat pump system for vehicle - Google Patents

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KR20120140101A
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현대자동차주식회사
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Abstract

PURPOSE: A heat pump system for vehicles and control method thereof are provided to increase the whole mileage of the vehicle with same power by reducing cooling loads. CONSTITUTION: A heat pump system(100) for vehicles comprises a cooling unit(110), an air conditioning unit, and a heat exchanger. The cooling unit comprise a radiator(115) and a cooling fan(117). The radiator circulates coolant along a cooling line through a water pump, and cools the coolants by heat exchanging the coolant with external air. The cooling fan blows air to the radiator. The heat exchanger is connected to the cooling line, and the coolant circulates. The heat exchanger changes the temperature of the coolant by selectively using a waste heat source generated from electric component parts. The heat exchange between the coolant and the refrigerant occurs in the heat exchanger connected to a refrigerant line. [Reference numerals] (180) Controller

Description

차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법{HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE}HEAT PUMP SYSTEM FOR CAR AND HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE

본 발명은 차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전장품에서 발생하는 폐열을 이용하여 난방성능과 제습성능을 향상시키고, 극저온 시에는 외부응축기의 외부 적상을 방지하는 동시에 주행거리를 증가시키도록 하는 차량용 히트펌스 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heat pump system and a control method thereof, and more particularly, to improve heating performance and dehumidification performance by using waste heat generated from electrical equipment, and to prevent external build-up of an external condenser during cryogenic temperatures and at the same time traveling distance. It relates to a vehicle heat pump system and a control method for increasing the.

일반적으로 자동차용 공기조화장치는 자동차의 실내를 냉난방하기 위한 에어컨 모듈을 포함한다.In general, a vehicle air conditioner includes an air conditioner module for heating and cooling an interior of a vehicle.

이러한 에어컨모듈은 압축기의 구동에 의하여 토출되는 열교환매체가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 증발기에 의한 열교환에 의하여 자동차의 실내를 냉방하거나 냉각수를 히터로 유입하여 열교환시킴으로써 실내를 난방하도록 구성된다.In this air conditioner module, the heat exchanging medium discharged by the compressor is circulated to the compressor through the condenser, the receiver dryer, the expansion valve, and the evaporator, the room is cooled by the heat exchange by the evaporator or the cooling water is introduced into the heater And the indoor is heated by heat exchange.

한편, 최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 전기배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차로 구분된다.Meanwhile, as interest in energy efficiency and environmental pollution has increased recently, development of eco-friendly vehicles that can substantially replace internal combustion engine cars has been required. Such eco-friendly vehicles are usually electric vehicles driven by fuel cells or electricity. B) it is divided into a hybrid vehicle driven by an engine and an electric battery.

이러한 친환경 차량 중, 전기자동차에는 일반 차량의 공기조화장치와는 달리 별도의 히터가 사용되지 않으며, 전기자동차에 적용되는 공기조화장치를 통상적으로 히트펌프 시스템이라 한다.Among such eco-friendly vehicles, electric heaters do not use a separate heater unlike an air conditioner of a general vehicle, and an air conditioner applied to an electric vehicle is commonly referred to as a heat pump system.

이러한 히트펌프 시스템은 여름철 냉방모드 시에는 압축기로부터 압축된 고온, 고압의 기상냉매가 응축기를 통하여 응축된 후 리시버 드라이어 및 팽창밸브를 거쳐 증발기에서의 증발을 통하여 실내의 온도 및 습도를 낮추는 일반적인 원리와 동일하나, 겨울철 난방모드 시에는 고온, 고압의 기상냉매를 히터 매체로 이용한다는 특징을 가지고 있다.In the summer cooling mode, the heat pump system condenses the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor through the condenser, and then evaporates in the evaporator through the receiver drier and the expansion valve to reduce the temperature and humidity of the room. But it uses a high temperature and high pressure gaseous refrigerant as a heater medium in winter heating mode.

즉, 전기자동차는 난방모드에서 고온, 고압의 기상냉매가 밸브를 통하여 실외응축기가 아닌 실내응축기로 유동하여 흡입된 외기와의 열교환이 이루어지며, 열교환된 외기가 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터를 통과하면서 차량의 실내로 유입됨에 따라, 차량 실내 온도를 높이게 된다.That is, in the heating mode of the electric vehicle, the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant flows through the valve to the indoor condenser, not through the outdoor condenser, and exchanges heat with the sucked outdoor air. The heat exchanged outdoor air passes through a PTC (Positive Temperature Coefficient) The temperature of the vehicle interior is increased.

그리고 실내응축기로 유입된 고온, 고압의 기상냉매는 흡입된 외기와의 열교환을 통하여 응축되어 다시 액냉매로 토출된다.The gaseous refrigerant of high temperature and high pressure introduced into the indoor condenser is condensed through heat exchange with the sucked outside air and discharged to the liquid refrigerant again.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 히트펌프 시스템은 외부공기를 냉매와의 열교환 매체로 이용하는 공랭식이 적용되는 바, 압축기를 비롯한 열교환기들 및 각 구성요소의 구조가 복잡해져 전체적인 시스템 패키지가 복잡해지는 문제점이 있다.However, in the conventional heat pump system as described above, the air-cooling type that uses outside air as a heat exchange medium with the refrigerant is applied, and the structure of the heat exchangers including the compressor and the respective components becomes complicated, have.

또한, 겨울철 극 저온 또는 저온상태의 외기와 열교환된 냉매가 실내응축기로부터 열교환되어 초저온 상태로 배출되어 외부응축기로 유입됨에 따라, 외부응축기에 표면 결빙이 발생하여 열교환매체의 열교환효율과 난방성능 및 효율이 저하되며, 냉방모드에서 난방모드로의 전환할 경우, 증발기 외부에 잔류한 응축수에 의해 습도가 증가하여 차량의 차창에 습기가 차게된다.In addition, as the refrigerant exchanges heat with outdoor air in the extreme low or low temperature in winter, the refrigerant is discharged from the indoor condenser to the ultra-low temperature state and flows into the external condenser. As a result, surface condensation occurs in the external condenser, When switching from the cooling mode to the heating mode, the humidity is increased by the condensed water remaining in the outside of the evaporator, and the humidity of the vehicle is increased.

이를 방지하기 위해 외부응축기 표면 결빙을 제거하는 제상모드에서는 컴프레서의 작동을 중지하고, PTC 히터로만 난방을 수행해야만 함에 따라, 난방성능이 극히 저하되는 동시에, 전원사용량 증가에 따른 난방부하 상승 및 난방주행 시, 주행거리가 단축되는 문제점이 있다.In order to prevent this, in the defrost mode in which the surface of the outer condenser is removed, the operation of the compressor is stopped and heating is performed only with the PTC heater. As a result, the heating performance is extremely lowered. There is a problem that the traveling distance is shortened.

또한, 실내응축기로부터의 액냉매가 압축기로 흡입될 때 기상냉매로 전환해 줄 수 있는 열원이 부족하기 때문에 압축효율이 저하되어 외기온도가 낮은 경우에는 난방성능이 현저하게 부족하며, 시스템이 불안정할 뿐만 아니라 액냉매가 압축기로 유입될 때 압축기의 내구성이 저하되는 문제점도 있다.Further, when the liquid refrigerant from the indoor condenser is sucked into the compressor, there is a lack of a heat source capable of switching to the gaseous refrigerant, so that the compression efficiency is lowered. When the outside air temperature is low, the heating performance is remarkably insufficient and the system is unstable In addition, when the liquid refrigerant flows into the compressor, the durability of the compressor is deteriorated.

또한, 차량 실내의 습기 제거를 위한 별도의 제습모드에서는 2-way 밸브의 빈번한 개폐작동으로 인한 소음 및 진동이 발생되는 문제점도 내포하고 있다.In addition, in a separate dehumidification mode for moisture removal in the vehicle interior, noise and vibration are generated due to frequent opening and closing operations of the 2-way valve.

본 발명의 실시예들은 전장품에서 발생하는 폐열원을 이용해 냉각수와 냉매를 상호 열교환시킴으로써, 난방성능 및 효율과 제습성능을 향상시키고, 극저온 시에는 외부 적상을 방지하도록 하는 차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.Exemplary embodiments of the present invention improve the heating performance, efficiency and dehumidification performance by mutually exchanging cooling water and refrigerant by using waste heat sources generated in electrical equipment, and control a vehicle heat pump system to prevent external dropping at cryogenic temperatures. To provide.

또한, 차량의 난방모드에서 발생할 수 있는 난방부하를 감소시킴으로써, 동일한 동력으로 차량의 전체적인 주행거리를 증가시키도록 하는 차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.In addition, to reduce the heating load that can occur in the heating mode of the vehicle, to provide a vehicle heat pump system and its control method to increase the overall running distance of the vehicle with the same power.

본 발명의 실시예에서는 차량에 구성되어 냉각라인을 통해 전장품에 냉각수를 공급 및 순환시키는 쿨링수단과, 차량 실내의 냉난방을 조절하도록 냉매라인으로 연결되는 에어컨 수단을 포함하는 차량용 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 쿨링수단은 차량의 전면에 구성되어 워터펌프를 통해 냉각라인을 따라 냉각수를 순환시키고, 공급되는 냉각수를 외기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬을 포함하며, 상기 냉각라인과 연결되어 냉각수가 순환되고, 각 모드에 따라 상기 전장품으로부터 발생되는 폐열원을 선택적으로 이용하여 냉각수의 수온을 변화시키며 상기 에어컨 수단의 냉매라인과 연결되어 유입된 냉매를 냉각수와 열교환시키는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템을 제공할 수 있다.In the embodiment of the present invention in the vehicle heat pump system comprising a cooling means for supplying and circulating the cooling water to the electrical equipment through the cooling line, and the air conditioning means connected to the refrigerant line to control the heating and cooling of the vehicle interior, The cooling means includes a radiator configured in the front of the vehicle to circulate the cooling water along the cooling line through a water pump, and to cool the supplied cooling water through heat exchange with outside air, and a cooling fan for blowing wind to the radiator. Coolant is circulated in connection with the cooling line, and selectively changes the water temperature of the cooling water by using waste heat sources generated from the electrical equipment according to each mode, and heat-exchanges the refrigerant introduced by being connected to the refrigerant line of the air conditioning unit. Vehicle heat characterized in that it further comprises a heat exchanger It can provide a pump system.

상기 에어컨 수단은 난방, 냉방, 및 제습모드에 따라 증발기를 통과한 외기가 내부응축기와 PCT 히터로 유입되도록 선택적으로 조절하는 개폐도어를 내부에 구비한 HVAC 모듈; 상기 증발기와 냉매라인을 통해 연결되며, 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기; 상기 압축기와 증발기 사이에서 냉매라인 상에 구비되며, 상기 압축기로 기체냉매만 공급하는 어큐뮬레이터; 차량의 엔진룸에 구비되어 냉매라인을 통해 연결되며, 냉매를 응축시키는 외부응축기; 상기 압축기로부터 배출되는 냉매를 차량의 모드에 따라 상기 내부응축기나 외부응축기에 선택적으로 공급하는 제1밸브; 상기 내부응축기를 통과한 냉매를 공급받아 팽창시키는 제1 팽창밸브; 상기 제1 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 상기 외부응축기나 열교환기에 선택적으로 공급하는 제2 밸브; 상기 외부응축기, 또는 열교환기를 통과한 냉매를 상기 증발기나 어큐뮬레이터로 선택적으로 공급하는 제3 밸브; 및 상기 증발기와 제3 밸브 사이에 구비되며, 상기 제3 밸브의 개폐를 통해 유입되는 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브를 포함할 수 있다.The HVAC module includes an HVAC module having an opening / closing door therein to selectively control the outside air passing through the evaporator to the internal condenser and the PCT heater according to the heating, cooling, and dehumidifying modes; A compressor connected to the evaporator through a refrigerant line and compressing refrigerant in a gaseous state; An accumulator provided on a refrigerant line between the compressor and the evaporator and supplying only gas refrigerant to the compressor; An external condenser provided in the engine room of the vehicle and connected through the refrigerant line to condense the refrigerant; A first valve selectively supplying the refrigerant discharged from the compressor to the internal condenser or the external condenser according to the mode of the vehicle; A first expansion valve for receiving and expanding the refrigerant passing through the internal condenser; A second valve for selectively supplying the refrigerant expanded through the first expansion valve to the external condenser or the heat exchanger; A third valve for selectively supplying the refrigerant passing through the external condenser or the heat exchanger to the evaporator or the accumulator; And a second expansion valve provided between the evaporator and the third valve and expanding the refrigerant flowing through the opening and closing of the third valve.

상기 압축기와 제1 밸브를 연결하는 냉매라인 상에는 압력센서가 장착될 수 있다.A pressure sensor may be mounted on the refrigerant line connecting the compressor and the first valve.

상기 제1, 제2, 제3 밸브는 3-way 밸브로 이루어질 수 있다.The first, second, and third valves may be configured as 3-way valves.

상기 쿨링수단과 에어컨 수단은 각각 제어기와 연결되며, 상기 제어기의 제어신호에 의해 작동될 수 있다.The cooling means and the air conditioner means are respectively connected to a controller and can be operated by a control signal of the controller.

그리고 전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템 제어방법은 제어기와 연결되고, 각각 냉각라인을 통해 상호 연결되며, 라디에이터, 워터펌프, 전장품을 포함하는 쿨링수단과, 각각 냉매라인을 통해 상호 연결되며, 다수개의 밸브와 팽창밸브, 압축기, 어큐뮬레이터, 증발기, 및 외부응축기와, 내부응축기, PTC 히터, 및 개폐도어로 구성된 HAVC 모듈을 포함하는 에어컨 수단으로 구성되며, 상기 냉각라인과 냉매라인에 연결되는 열교환기를 더 포함하는 히트펌프 시스템에 적용되며, 사용자의 선택에 따라 난방모드, 냉방모드, 및 제습모드로 각각 작동시키기 위한 차량용 히트펌프 시스템 제어방법에 있어서, 상기 난방모드에서, 상기 쿨링수단은 상기 전장품으로부터 발생되는 폐열원을 통해 상기 열교환기로 유입된 냉각수의 온도를 상승시켜 상기 냉매라인을 통해 상기 열교환기로 유입된 냉매와의 열교환을 통해 냉매의 온도를 상승시키고, 상기 에어컨 수단은 상기 열교환기에서 냉각수와의 열교환을 통해 온도가 상승된 냉매를 제3 밸브의 개방을 통해 냉매라인을 따라 상기 어큐뮬레이터와 압축기를 통과시켜 고온 고압 상태의 기체냉매로 압축시킨 상태로, 제1 밸브의 작동을 통해 상기 HAVC 모듈의 내부응축기로 공급하고, 상기 내부응축기를 통과한 냉매는 제1 팽창밸브를 통해 팽창시킨 상태로, 제2 밸브의 작동을 통해 상기 열교환기로 공급하여 순환시키며, 외부로부터 상기 HAVC 모듈의 증발기를 통과한 외기가 상기 내부응축기를 통과하도록 상기 개폐도어를 개방시키고, 유입된 외기가 상기 내부응축기를 통과하면서 PTC 히터의 선택적인 작동과 함께 차량 실내를 난방할 수 있다.And the vehicle heat pump system control method according to an embodiment of the present invention having the configuration as described above is connected to the controller, each connected via a cooling line, the cooling means including a radiator, water pump, electrical equipment, respectively, Interconnected via a refrigerant line, consisting of a plurality of valves, an expansion valve, a compressor, an accumulator, an evaporator, and an air condenser comprising an HA condenser, an HA condenser, an internal condenser, a PTC heater, and an open / close door. Applied to a heat pump system further comprising a heat exchanger connected to a line and a refrigerant line, the method of controlling a vehicle heat pump system for operating in a heating mode, a cooling mode, and a dehumidification mode according to a user's selection, the heating mode In the cooling means is introduced into the heat exchanger through a waste heat source generated from the electrical equipment The temperature of the coolant is increased to increase the temperature of the coolant through heat exchange with the coolant introduced into the heat exchanger through the coolant line, and the air conditioner removes the coolant whose temperature has risen through heat exchange with the coolant in the heat exchanger. 3 through the accumulator and the compressor along the refrigerant line through the opening of the valve to be compressed into a gas refrigerant of high temperature and high pressure, supplying the internal condenser of the HAVC module through the operation of the first valve, The refrigerant passed through is expanded through the first expansion valve, is supplied to the heat exchanger through the operation of the second valve to circulate, and the outside air passing through the evaporator of the HAVC module from the outside passes through the internal condenser. The vehicle is opened with the selective operation of the PTC heater as the door is opened and the incoming outside air passes through the internal condenser. Can heat the room.

상기 냉방모드에서, 상기 쿨링수단은 쿨링팬이 작동하여 외기와 함께 라디에이터로 유입된 냉각수를 냉각시킨 상태로, 상기 워터펌프의 작동을 통해 전장품을 냉각시키면서 상기 열교환기로 유입시키고, 상기 열교환기로 유입된 저온의 냉각수와 열교환을 통해 냉매의 온도를 낮추며, 상기 에어컨 수단은 상기 외부 응축기를 통과하면서 냉각된 저온의 냉매가 상기 HAVC 모듈의 증발기와 연결된 제2 팽창밸브로 유입되도록 제3 밸브를 작동시켜 팽창된 냉매를 상기 증발기로 공급하며, 상기 증발기에서 외기와의 열교환을 통해 증발된 냉매를 배출하여 상기 어큐뮬레이터와 압축기를 거치면서 압축시킨 상태로, 제1 밸브의 작동을 통해 상기 외부응축기와 연결된 냉매라인을 개방시켜 외부응축기로 공급하여 순환시키고, 상기 증발기로 유입된 냉매에 의해 상기 증발기를 통과하면서 냉각된 외기가 상기 내부응축기로 유입되지 않도록 상기 개폐도어를 폐쇄해 냉각된 외기를 차량의 내부로 직접 유입시켜 차량 실내를 냉방할 수 있다.In the cooling mode, the cooling means is a cooling fan is operated to cool the cooling water introduced to the radiator with the outside air, while flowing the electrical equipment to the heat exchanger while cooling the electrical equipment through the operation of the water pump, the heat introduced into the heat exchanger The temperature of the refrigerant is lowered through heat exchange with low temperature cooling water, and the air conditioner expands by operating a third valve to allow the cooled low temperature refrigerant flowing through the external condenser to enter the second expansion valve connected to the evaporator of the HAVC module. Supplied refrigerant to the evaporator, and the evaporator discharges the evaporated refrigerant through heat exchange with outside air and compresses the refrigerant through the accumulator and the compressor, and is connected to the external condenser through the operation of a first valve. Is opened and supplied to an external condenser to circulate. By the cooling outside air while passing through the evaporator directly to the inlet opening and closing the outside air to the closed door to the cooling from being introduced into the internal condenser to the interior of the vehicle may be a car air-conditioning the room.

상기 제습모드에서 상기 쿨링수단은 쿨링팬이 작동하여 외기와 함께 라디에이터로 유입된 냉각수를 냉각시키고, 상기 워터펌프의 작동을 통해 전장품을 냉각시키면서 상기 열교환로 유입시키고, 상기 열교환기로 유입된 저온의 냉각수와 열교환을 통해 냉매의 온도를 낮추고, 상기 에어컨 수단은 상기 열교환기를 통과하면서 냉각된 저온의 냉매가 상기 HAVC 모듈의 증발기와 연결된 제2 팽창밸브로 유입되도록 제3 밸브를 개방시키고, 팽창된 냉매를 상기 증발기로 공급하며, 상기 증발기에서 외기와의 열교환을 통해 증발된 냉매를 배출하여 상기 어큐뮬레이터와 압축기를 거치면서 압축시킨 상태로, 제1 밸브의 작동을 통해 상기 내부응축기와 연결된 냉매라인을 개방시켜 상기 내부응축기로 냉매를 공급하고, 상기 내부응축기를 통과한 냉매는 제1 팽창밸브를 통해 팽창시킨 상태로, 상기 열교환기로 공급되도록 제2 밸브를 작동시켜 순환시키며, 외부로부터 상기 HAVC 모듈의 증발기를 통과하면서 냉각된 외기가 상기 내부응축기를 통과하도록 상기 개폐도어를 개방시키고, 유입된 외기가 상기 내부응축기와 PTC 히터를 통과하면서 차량 실내를 제습할 수 있다.In the dehumidification mode, the cooling means operates a cooling fan to cool the cooling water introduced into the radiator together with the outside air, and flows into the heat exchange while cooling the electrical equipment through the operation of the water pump, and the low temperature cooling water introduced into the heat exchanger. The temperature of the refrigerant is lowered through heat exchange with the air conditioner. The air conditioner opens the third valve so that the low temperature refrigerant cooled while passing through the heat exchanger flows into the second expansion valve connected to the evaporator of the HAVC module, and expands the refrigerant. The refrigerant is supplied to the evaporator, and the refrigerant evaporated through heat exchange with the outside air is discharged from the evaporator to be compressed while passing through the accumulator and the compressor, and a refrigerant line connected to the internal condenser is opened by operating a first valve. The refrigerant is supplied to the internal condenser, and the refrigerant passing through the internal condenser is first expanded. In the expanded state through the window valve, the second valve is operated to circulate to be supplied to the heat exchanger, and the opening and closing door is opened so that the cooled outside air passes through the internal condenser while passing through the evaporator of the HAVC module from the outside, The introduced outside air may dehumidify the vehicle interior while passing through the internal condenser and the PTC heater.

상기 제습모드는 상기 제어기가 상기 제1, 제2 팽창밸브의 개도량 조절을 통해 냉매의 팽창량을 조절할 수 있다.In the dehumidification mode, the controller may adjust the amount of expansion of the refrigerant by adjusting the amount of opening of the first and second expansion valves.

상기 난방모드, 냉방모드, 및 제습모드는 상기 제어기가 상기 전장품으로부터 발생되는 폐열원의 온도상태와, 냉각수와 냉매의 온도상태에 따라, 상기 쿨링팬의 풍량과 워터펌프의 유량을 제어할 수 있다.In the heating mode, the cooling mode, and the dehumidification mode, the controller may control the air flow rate of the cooling fan and the flow rate of the water pump according to the temperature state of the waste heat source and the temperature state of the cooling water and the coolant generated from the electronic device. .

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 냉각수를 열교환매체로 사용하는 열교환기를 적용하고, 전장품에서 발생하는 폐열원을 이용해 냉매와 열교환시킴으로써, 전체적인 난방성능 및 효율과 제습성능을 향상시키고, 극저온 시, 외부에 설치된 외부응축기의 외부 적상을 방지할 수 있다.As described above, according to the vehicle heat pump system and the control method according to the embodiment of the present invention, by applying a heat exchanger using the cooling water as the heat exchange medium, by heat exchange with the refrigerant using a waste heat source generated in the electrical equipment, the overall heating performance And it improves the efficiency and dehumidification performance, and can prevent the external build-up of the external condenser installed in the cryogenic temperature.

또한, 난방모드에서 극저온 시의 아이들 상태 및 주행조건에서는 PTC 히터와 함께 전체적인 시스템을 동시에 구동시킴으로써, 전원사용량이 증가되는 것을 방지하는 동시에, 난방부하를 감소시켜 동일한 동력으로 차량의 전체적인 주행거리를 증가시키는 장점이 있다.In addition, in the heating mode and the cryogenic idle state and driving conditions, the entire system is operated simultaneously with the PTC heater to prevent an increase in power usage, while reducing the heating load to increase the overall mileage of the vehicle with the same power. It has the advantage of letting.

그리고 차량의 냉방모드에서는 냉각수를 저온의 냉매와 열교환시켜 수온을 낮출 수 있어 냉방성능을 향상시킬 수 있고, 제습모드에서는 3-Way 밸브를 통해 빈번한 개폐작동을 줄여 밸브 개폐작동으로 인한 소음 및 진동 발생을 저감시킬 수 있다.In addition, in the cooling mode of the vehicle, the cooling water is exchanged with the low temperature refrigerant to lower the water temperature, thereby improving cooling performance.In the dehumidification mode, the 3-way valve reduces frequent opening and closing operations, thereby generating noise and vibration. Can be reduced.

또한, 열교환기에서 열교환 매체로 냉각수를 사용함으로써, 각 구성요소의 구조를 간소화하는 동시에, 하나의 라디에이터로 전장품을 냉각시킬 수 있어 전체적인 시스템 패키지 축소 및 라디에이터의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by using the coolant as the heat exchange medium in the heat exchanger, the structure of each component can be simplified, and the electrical components can be cooled by one radiator, thereby reducing the overall system package and improving the efficiency of the radiator.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방모드 작동 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방모드 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 제습모드 작동 상태도이다.1 is a block diagram of a vehicle heat pump system according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a heating mode operation state diagram of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.
3 is a cooling mode operation state diagram of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.
4 is a dehumidification mode operation state diagram of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템(100) 및 그 제어방법은 전장품(111)에서 발생하는 폐열원을 이용해 냉각수와 냉매를 상호 열교환시킴으로써, 난방성능 및 효율과 제습성능을 향상시키고, 극저온 시에는 외부응축기의 외부적상을 방지하도록 한다.Referring to the drawings, the vehicle heat pump system 100 and the control method according to an exemplary embodiment of the present invention by heat-exchanging the cooling water and the refrigerant using a waste heat source generated in the electrical equipment 111, heating performance and efficiency and Improve dehumidification performance and prevent external condensation of external condenser at cryogenic temperature.

또한, 차량의 난방모드에서 발생할 수 있는 난방부하를 감소시킴으로써, 동일한 연료량으로 차량의 전체적인 주행거리를 증가시키도록 한다.In addition, by reducing the heating load that may occur in the heating mode of the vehicle, it is possible to increase the overall mileage of the vehicle with the same fuel amount.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템(100)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 차량에 구성되어 냉각수가 유동되는 냉각라인(Colling Line : 이하 ‘C.L’이라 함)을 통해 전장품(111)과 하이브리드 차량의 경우 미도시된 엔진으로 냉각수를 공급 및 순환시키는 쿨링수단(110)과, 차량 실내의 냉난방을 조절하도록 냉매가 유동되는 냉매라인(Refrigerant Line : 이하 ‘R.L’이라 함)을 통해 연결된 에어컨 수단(150)을 포함하여 구성된다.To this end, the vehicle heat pump system 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, basically configured in the vehicle cooling line (Colling Line (hereinafter referred to as 'C.L') flowing coolant) Cooling means 110 for supplying and circulating coolant to the engine (not shown) in the case of the electric equipment 111 and the hybrid vehicle, and a refrigerant line through which a refrigerant flows to control cooling and heating of the vehicle interior. R. L ').

본 실시예에서, 상기 쿨링수단(110)은 차량의 전면에 구성되어 워터펌프(113)를 통해 냉각라인(C.L)을 따라 냉각수를 순환시키고, 공급되는 냉각수를 외기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터(115)와, 상기 라디에이터(115)에 바람을 송풍하도록 상기 라디에이터(115)의 후방에 장착되는 쿨링팬(117)을 포함하여 구성된다.In this embodiment, the cooling means 110 is configured on the front of the vehicle to circulate the cooling water along the cooling line (CL) through the water pump 113, a radiator for cooling the supplied cooling water through heat exchange with the outside air And a cooling fan 117 mounted to the rear of the radiator 115 so as to blow wind into the radiator 115.

그리고 상기 히트펌프 시스템(100)은 전장품(111)과 라디에이터(115) 사이에서 배치되며, 상기 냉각라인(C.L)과 냉매라인(R.L)이 각각 연결되는 열교환기(130)를 더 포함한다.The heat pump system 100 further includes a heat exchanger 130 disposed between the electrical equipment 111 and the radiator 115 and to which the cooling line C.L and the refrigerant line R.L are connected.

상기 열교환기(130)는 내부에 냉각라인(C.L)과 연결되어 냉각수가 순환되고, 차량의 난방, 냉방, 및 제습모드에 따라 전장품(113)으로부터 발생되는 폐열원을 선택적으로 이용해 냉각수의 수온을 변화시킴으로써, 상기 냉매라인(R.L)을 통해 유입된 냉매를 냉각수와 열교환시키게 된다.The heat exchanger 130 is connected to the cooling line (CL) therein to circulate the cooling water, and selectively uses the waste heat source generated from the electrical equipment 113 according to the heating, cooling, and dehumidification mode of the vehicle to selectively use the water temperature of the cooling water. By changing, the refrigerant introduced through the refrigerant line RL is exchanged with the cooling water.

즉, 상기 열교환기(130)는 냉각수를 열교환 매체로 사용하여 냉매와 열교환시키는 수냉식 열교환기로 이루어질 수 있다.That is, the heat exchanger 130 may be formed of a water-cooled heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant by using the cooling water as a heat exchange medium.

이러한 열교환기(130)는 내부에 온도센서(미도시)가 장착되며, 상기 온도센서는 유입된 냉각수의 수온과 냉매의 온도를 감지할 수 있다.The heat exchanger 130 is equipped with a temperature sensor (not shown) therein, the temperature sensor may detect the temperature of the water temperature and the refrigerant of the introduced cooling water.

본 실시예에서, 상기 에어컨 수단(150)은 HVAC 모듈(Heating, Ventilation, and Air Conditioning : 151), 압축기(161), 어큐뮬레이터(163), 외부응축기(164), 제1, 제2, 제3 밸브(165, 167, 169), 제1, 제2 팽창밸브(171, 173)로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.In the present embodiment, the air conditioner 150 is a HVAC module (Heating, Ventilation, and Air Conditioning: 151, compressor 161, accumulator 163, external condenser 164, first, second, third The valves 165, 167, and 169, and the first and second expansion valves 171 and 173 are described below.

먼저, 상기 HVAC 모듈(151)은 통과되는 공기를 냉각시키는 증발기(157)와, 상기 증발기(157)를 통과한 공기를 가열시키는 내부응축기(153)를 포함하며, 냉방, 난방, 및 제습모드에 따라 상기 증발기(157)를 통과한 외기가 내부응축기(153)와 PTC 히터(155)로 유입되도록 선택적으로 조절하는 개폐도어(159)가 내부에 구비된다.First, the HVAC module 151 includes an evaporator 157 for cooling the air passing through, and an internal condenser 153 for heating the air passing through the evaporator 157, and is provided in the cooling, heating, and dehumidifying modes. Accordingly, an opening / closing door 159 for selectively controlling the outside air passing through the evaporator 157 to be introduced into the internal condenser 153 and the PTC heater 155 is provided therein.

즉, 상기 개폐도어(159)는 차량의 난방 시, 상기 증발기(157)를 통과한 외기가 내부응축기(153)와 PCT 히터(155)로 유입되도록 개방되고, 냉방 시에는 상기 증발기(157)를 통과하면서 냉각된 외기가 차량 내부로 바로 유입되도록 내부응축기(153)와 PCT 히터(155) 측을 폐쇄하게 된다.That is, the opening / closing door 159 is opened so that outside air passing through the evaporator 157 flows into the internal condenser 153 and the PCT heater 155 when the vehicle is heated, and opens the evaporator 157 when cooling the vehicle. The inner condenser 153 and the PCT heater 155 are closed to pass the cooled outside air directly into the vehicle.

본 실시예에서, 상기 압축기(161)는 상기 증발기(157)와 냉매라인(R.L)을 통해 연결되며, 기체 상태의 냉매를 압축시키게 된다.In the present embodiment, the compressor 161 is connected to the evaporator 157 through a refrigerant line R.L, and compresses gaseous refrigerant.

그리고 상기 어큐뮬레이터(163)는 상기 압축기(161)와 증발기(157) 사이에서 냉매라인(R.L) 상에 구비되며, 상기 압축기(161)로 기체냉매만 공급하도록 내부에 액체냉매를 저장 후, 저장된 액체냉매를 기화시켜 다시 압축기(161)로 기체냉매를 공급하여 압축기(161)의 효율 및 내구성을 향상시키게 된다.The accumulator 163 is provided on the refrigerant line RL between the compressor 161 and the evaporator 157, and stores the liquid refrigerant therein to supply only the gas refrigerant to the compressor 161. The refrigerant is vaporized to supply gas refrigerant to the compressor 161 to improve the efficiency and durability of the compressor 161.

상기 외부응축기(164)는 차량의 승객실 외부인 상기 라디에이터(115)의 전방에 구비되어 냉매라인(R.L)을 통해 연결되며, 상기 압축기(161)로부터 배출된 냉매를 공급받아 응축시키게 된다.The external condenser 164 is provided in front of the radiator 115, which is outside the passenger compartment of the vehicle, is connected through the refrigerant line (R.L), and is supplied with the refrigerant discharged from the compressor 161 to condense.

본 실시예에서, 상기 제1 밸브(165)는 상기 압축기(161)로부터 배출되는 냉매를 차량의 모드에 따라 상기 내부응축기(153)나 외부응축기(164)에 선택적으로 공급한다. In the present embodiment, the first valve 165 selectively supplies the refrigerant discharged from the compressor 161 to the internal condenser 153 or the external condenser 164 according to the mode of the vehicle.

상기 제1 팽창밸브(171)는 상기 내부응축기(153)를 통과한 냉매를 냉매라인(R.L)을 통해 공급받아 팽창시키게 된다.The first expansion valve 171 expands the refrigerant that has passed through the internal condenser 153 through the refrigerant line R.L.

여기서, 상기 압축기(161)와 제1 밸브(165)의 사이에서 상기 냉매라인(R.L) 상에는 압력센서(175)가 장착되어 상기 압축기(161)로부터 압축된 상태로 배출되는 냉매의 압력을 감지하게 된다.Here, a pressure sensor 175 is mounted on the refrigerant line RL between the compressor 161 and the first valve 165 to sense the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 161 in a compressed state. do.

상기 제2 밸브(167)는 상기 제1 팽창밸브(171)를 통해 팽창된 냉매를 상기 외부응축기(164)나 열교환기(130)에 선택적으로 공급하게 된다. The second valve 167 selectively supplies the refrigerant expanded through the first expansion valve 171 to the external condenser 164 or the heat exchanger 130.

상기 제3 밸브(169)는 상기 열교환기(130)나 외부응축기(164)를 통과한 냉매를 상기 증발기(157)나 어큐뮬레이터(163)로 선택적으로 공급하게 된다.The third valve 169 selectively supplies the refrigerant passing through the heat exchanger 130 or the external condenser 164 to the evaporator 157 or the accumulator 163.

그리고 상기 제2 팽창밸브(173)는 상기 증발기(157)와 제3 밸브(169) 사이에 구비되며, 상기 제3 밸브(169)의 개폐를 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 증발기(157)로 공급하게 된다.The second expansion valve 173 is provided between the evaporator 157 and the third valve 169, and expands the refrigerant flowing through the opening and closing of the third valve 169 to the evaporator 157. Will be supplied.

여기서, 상기 제1 밸브(165)는 냉매를 내부응축기(153)나 열교환기(130)로 공급하고, 제2 밸브(167)는 냉매를 열교환기나 외부응축기(164)로 공급하며, 제3 밸브(169)는 냉매를 어큐뮬레이터(163)나 제2 팽창밸브(173)로 공급하도록 상기 냉매라인(R.L)을 선택적으로 개폐하여 연결시키는 3-way 밸브로 이루어질 수 있다.Here, the first valve 165 supplies the refrigerant to the internal condenser 153 or the heat exchanger 130, the second valve 167 supplies the refrigerant to the heat exchanger or the external condenser 164, the third valve 169 may include a 3-way valve for selectively opening and closing the refrigerant line RL to supply the refrigerant to the accumulator 163 or the second expansion valve 173.

상기와 같은 구성을 갖는 상기 쿨링수단(110)과 에어컨 수단(150)은 각각 제어기(180)와 연결되며, 상기 제어기(180)의 제어신호에 의해 작동된다.The cooling means 110 and the air conditioning means 150 having the above-described configuration are connected to the controller 180 and are operated by the control signal of the controller 180, respectively.

즉, 상기 제어기(180)는 사용자의 선택에 의한 차량의 난방모드, 냉방모드, 및 제습모드와, 상기 열교환기(130)의 온도센서로부터 출력된 신호에 따라 상기 쿨링수단(110)의 쿨링팬(117)과 워터펌프(113)를 제어하게 된다.That is, the controller 180 is a cooling fan of the cooling means 110 according to the heating mode, the cooling mode, and the dehumidification mode of the vehicle by the user's selection and the signal output from the temperature sensor of the heat exchanger 130. 117 and the water pump 113 is controlled.

또한, 상기 제어기(180)는 차량의 모드에 따라 상기 에어컨 수단(150)에서 HVAC 모듈(151)의 개폐도어(159)의 개폐작동을 제어하는 동시에, 제1, 제2, 제3 밸브(165, 167, 169)의 개폐작동을 제어하고, 상기 제1, 제2 팽창밸브(171, 173)를 제어하여 냉매의 팽창량을 제어하게 된다.In addition, the controller 180 controls the opening / closing operation of the opening / closing door 159 of the HVAC module 151 in the air conditioner unit 150 according to the mode of the vehicle, and at the same time, the first, second and third valves 165. , 167 and 169 to control the opening and closing operation, and the first and second expansion valves 171 and 173 to control the expansion amount of the refrigerant.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히터펌프 시스템의 작동 및 제어방법을 도 2 내지 도 4를 통하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation and control method of the vehicle heater pump system according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방모드, 냉방모드, 및 제습모드 작동 상태도이다.2 to 4 is a heating state, cooling mode, and dehumidification mode operating state diagram of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

여기서, 히트펌스 시스템(100)의 난방모드, 냉방모드, 및 제습모드는 사용자의 선택 또는 자동 조절에 따라 작동될 수 있다.Here, the heating mode, the cooling mode, and the dehumidification mode of the heat pump system 100 may be operated according to a user's selection or automatic adjustment.

먼저, 히트펌프 시스템(100)의 난방모드 시, 작동 및 제어방법을 도 2를 참조하여 설명한다.First, the operation and control method in the heating mode of the heat pump system 100 will be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 난방모드에서 상기 쿨링수단(110)은 상기 전장품(111)으로부터 발생되는 폐열원을 이용해 냉각수의 온도를 상승시킨 상태로 냉각라인(C.L)으로 연결된 상기 열교환기(130)로 유입시키게 된다.2, in the heating mode, the cooling means 110 is connected to the heat exchanger 130 connected to the cooling line CL in a state in which the temperature of the cooling water is raised by using the waste heat source generated from the electrical equipment 111. Inflow.

이 때, 상기 쿨링팬(117)은 작동이 중지되거나 풍속이 저하됨으로써, 상기 라디에이터(117)로 유입된 냉각수의 냉각을 지연시키거나 방지하게 된다.At this time, the cooling fan 117 is stopped or the wind speed is lowered, thereby delaying or preventing the cooling of the cooling water introduced into the radiator 117.

이러한 상태에서, 상기 열교환기(130)는 상기 냉매라인(R.L)을 통해 유입된 냉매와의 열교환을 통해 냉매의 온도를 상승시키게 된다.In this state, the heat exchanger 130 raises the temperature of the refrigerant through heat exchange with the refrigerant introduced through the refrigerant line R.L.

여기서, 상기 제어기(180)는 열교환기(130)에 장착된 온도센서를 통해 냉각수와 냉매의 온도를 판단하고, 전장품(111)으로부터 발생되는 폐열원의 온도상태, 냉각수의 온도상태, 및 냉매의 압력상태에 따라, 워터펌프(113)의 유량을 제어하거나 쿨링팬(117)의 풍량을 제어하게 된다.Here, the controller 180 determines the temperature of the coolant and the coolant through a temperature sensor mounted on the heat exchanger 130, and determines the temperature state of the waste heat source, the temperature state of the coolant, and the coolant generated from the electrical equipment 111. According to the pressure state, the flow rate of the water pump 113 is controlled or the air volume of the cooling fan 117 is controlled.

그리고 상기 에어컨 수단(150)은 열교환기(130)의 내부에서 냉각수와의 열교환을 통해 온도가 상승된 냉매를 상기 제3 밸브(169)의 개방을 통해 냉매라인(R.L)을 따라 상기 어큐뮬레이터(163)와 압축기(161)를 통과시킨다.In addition, the air conditioner 150 accumulates the accumulator 163 along the refrigerant line RL through the opening of the third valve 169 for the refrigerant whose temperature is increased through heat exchange with the cooling water in the heat exchanger 130. ) And the compressor 161 through.

이에 따라, 냉매는 상기 압축기(161)를 통과하면서 고온 고압 상태의 기체냉매로 압축된 상태로, 상기 내부응축기(153)와 연결된 냉매라인(R.L)이 상기 제1 밸브(165)에 의해 개방되어 상기 내부응축기(153)로 유입된다.Accordingly, the refrigerant passes through the compressor 161 and is compressed into a gas refrigerant in a high temperature and high pressure state, and the refrigerant line RL connected to the internal condenser 153 is opened by the first valve 165. It flows into the inner condenser 153.

여기서, 상기 압축기(161)와 제1 밸브(165)의 사이에서 상기 냉매라인(R.L) 상에 장착된 압력센서(175)는 상기 압축기(161)로부터 배출되는 냉매의 압력을 측정하여 상기 제어기(180)로 그 측정값을 출력하게 된다.Here, the pressure sensor 175 mounted on the refrigerant line RL between the compressor 161 and the first valve 165 measures the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 161 to control the controller ( 180) to output the measured value.

상기 제어기(180)는 상기 압력센서(175)로부터 출력된 측정값에 따라 냉매의 압력을 판단하고, 요구된 차량 상태에 따라 상기 제1 밸브(165)의 개도량을 조절하게 된다.The controller 180 determines the pressure of the refrigerant according to the measured value output from the pressure sensor 175, and adjusts the opening amount of the first valve 165 according to the required vehicle state.

상기 내부응축기(153)를 통과한 냉매는 상기 제1 팽창밸브(171)를 통해 팽창된 상태로 상기 냉매라인(R.L)을 따라 이동되고, 상기 제2 밸브(167)의 작동에 의해 열교환기(130)로 유입되고, 전술한 바와 같은 작동의 반복을 통해 상기 냉매라인(R.L)을 따라 순환하게 된다.The refrigerant passing through the internal condenser 153 is moved along the refrigerant line RL in an expanded state through the first expansion valve 171, and is operated by the operation of the second valve 167. 130 is circulated along the refrigerant line RL through repetition of the operation as described above.

즉, 난방모드에서는 고온 고압 상태의 기체냉매가 상기 내부응축기(153)로 공급되면, 상기 제어기(180)가 외부로부터 상기 HAVC 모듈(151)의 증발기(157)를 통과한 외기가 상기 내부응축기(153)를 통과하도록 상기 개폐도어(159)를 개방시키게 된다.That is, in the heating mode, when the gas refrigerant in a high temperature and high pressure state is supplied to the internal condenser 153, the external air from which the controller 180 passes the evaporator 157 of the HAVC module 151 from the outside is supplied to the internal condenser ( The opening and closing door 159 is opened to pass through 153.

이에 따라, 외부로부터 유입된 외기는 냉매가 공급되지 않은 상기 증발기(157)를 통과 시, 냉각되지 않은 실온 상태로 유입되고, 상기 내부응축기(153)를 통과하면서 고온상태로 변환되어 상기 PTC 히터(155)의 선택적인 작동과 함께 차량 실내로 공급됨으로써, 난방이 이루어지게 된다.
Accordingly, when the outside air introduced from the outside passes through the evaporator 157 where the refrigerant is not supplied, the outside air flows into the uncooled room temperature state, is converted into a high temperature state while passing through the internal condenser 153, and the PTC heater ( The heating is effected by supplying the vehicle interior with the optional operation of 155.

본 실시예에서, 상기 히트펌프 시스템(100)의 냉방모드 시, 작동 및 제어방법을 도 3을 참조하여 설명한다.In the present embodiment, the operation and control method in the cooling mode of the heat pump system 100 will be described with reference to FIG. 3.

먼저, 냉방모드에서 상기 쿨링수단(110)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 제어기(180)에 의해 쿨링팬(117)이 작동하여 외기와 함께 라디에이터(115)로 유입된 냉각수를 냉각시키게 된다.First, in the cooling mode, the cooling means 110, as shown in Figure 3, the cooling fan 117 is operated by the controller 180 to cool the cooling water introduced into the radiator 115 with the outside air. do.

이 때, 상기 쿨링팬(117)은 최대 속도로 작동되어 라디에이터(115)를 통과하는 냉각수를 최대한 냉각하게 된다.At this time, the cooling fan 117 is operated at the maximum speed to maximally cool the cooling water passing through the radiator 115.

이러한 상태에서, 냉각된 냉각수는 상기 워터펌프(115)의 작동을 통해 상기 냉각라인(C.L)을 따라 순환되어 상기 전장품(111)을 냉각시키게 된다.In this state, the cooled coolant is circulated along the cooling line C.L through the operation of the water pump 115 to cool the electronic device 111.

여기서, 상기 제어기(180)는 열교환기(130)에 장착된 온도센서를 통해 냉각수의 온도를 판단하고, 전장품(111)으로부터 발생되는 폐열원의 온도상태, 냉각수의 온도상태에 따라, 워터펌프(113)의 유량을 제어하거나 쿨링팬(117)의 풍량을 제어하게 된다.Here, the controller 180 determines the temperature of the cooling water through a temperature sensor mounted on the heat exchanger 130, and according to the temperature of the waste heat source generated from the electrical equipment 111, the temperature of the cooling water, the water pump ( The flow rate of the 113 or the air flow of the cooling fan 117 is controlled.

그리고 상기 에어컨 수단(150)은 제1 밸브(165)가 외부응축기(164)와 연결된 냉매라인(R.L)을 개방함으로써, 압축기(161)에서 배출된 냉매를 외부응축기(164)로 공급하여 응축시키게 된다.In addition, the air conditioner 150 opens the refrigerant line RL connected to the external condenser 164 by the first valve 165 to supply the refrigerant discharged from the compressor 161 to the external condenser 164 to condense it. do.

이 때, 상기 외부응축기(164)는 차량의 전방에서 라디에이터(115)의 전면에 배치됨에 따라, 내부로 유입된 냉매를 주행풍과 상기 쿨링팬(117)의 풍량에 의해 냉각 및 응축시키게 된다.At this time, the external condenser 164 is disposed in front of the radiator 115 in front of the vehicle, thereby cooling and condensing the refrigerant introduced into the vehicle by the running wind and the air volume of the cooling fan 117.

그런 후, 제어기(180)는 상기 외부응축기(164)를 통과한 냉매가 상기 HAVC 모듈(151)의 증발기(157)와 연결된 제2 팽창밸브(173)로 유입되도록 제3 밸브(169)를 작동시켜 냉매라인(R.L)을 개방하게 된다.Thereafter, the controller 180 operates the third valve 169 such that the refrigerant passing through the external condenser 164 flows into the second expansion valve 173 connected to the evaporator 157 of the HAVC module 151. To open the refrigerant line RL.

상기 제2 팽창밸브(175)로 유입된 저온의 냉매는 팽창된 상태로, 냉매라인(R.L)을 따라 증발기(157)로 공급된다.The low temperature refrigerant introduced into the second expansion valve 175 is expanded and is supplied to the evaporator 157 along the refrigerant line R.L.

그런 후, 냉매는 증발기(157)에서 외기와의 열교환을 통해 증발되고, 냉매라인(R.L)을 따라, 어큐뮬레이터(163)와 압축기(161)를 거치면서 압축된다.Thereafter, the refrigerant is evaporated through heat exchange with the outside air in the evaporator 157 and is compressed along the refrigerant line R.L while passing through the accumulator 163 and the compressor 161.

전술한 바와 같은 작동을 통해 압축된 냉매는 제1 밸브(165)의 작동을 통해 다시 외부응축기(164)와 연결된 냉매라인(R.L)의 개방을 통해, 외부응축기(164)로 유입되고, 전술한 바와 같은 작동을 반복 수행하면서 상기 냉매라인(R.L)을 따라 순환하게 된다. The refrigerant compressed through the operation as described above is introduced into the external condenser 164 through the opening of the refrigerant line RL connected to the external condenser 164 through the operation of the first valve 165. By repeating the operation as described above it is circulated along the refrigerant line (RL).

여기서, 상기 HVAC 모듈(151)로 유입되는 외기는 상기 증발기(157)로 유입된 저온 상태의 냉매에 의해 상기 증발기(157)를 통과하면서 냉각된다.Here, the outside air flowing into the HVAC module 151 is cooled while passing through the evaporator 157 by the low-temperature refrigerant flowing into the evaporator 157.

이 때, 상기 개폐도어(159)는 냉각된 외기가 상기 내부응축기(153)와 PTC 히터(155)를 통과하지 않도록 상기 내부응축기(153)로 통과하는 부분을 폐쇄해 냉각된 외기를 차량의 내부로 직접 유입시킴으로써 냉방이 이루어지게 된다.
At this time, the opening / closing door 159 closes a portion passing through the internal condenser 153 so that the cooled outside air does not pass through the internal condenser 153 and the PTC heater 155, So that cooling can be performed.

그리고 상기 히트펌프 시스템(100)의 제습모드 시, 작동 및 제어방법을 도 4을 참조하여 설명한다.And in the dehumidification mode of the heat pump system 100, the operation and control method will be described with reference to FIG.

먼저, 상기 제습모드에서 상기 쿨링수단(110)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 제어기(180)에 의해 쿨링팬(117)이 작동하여 외기와 함께 라디에이터(115)로 유입된 냉각수를 냉각시키게 된다.First, in the dehumidification mode, the cooling means 110, as shown in Figure 4, the cooling fan 117 is operated by the controller 180 to cool the coolant introduced into the radiator 115 with the outside air. Let's go.

이러한 상태에서, 냉각된 냉각수는 상기 워터펌프(115)의 작동을 통해 상기 냉각라인(C.L)을 따라 순환되어 전장품(111)을 냉각시키면서 열교환기(130)로 유입되고, 열교환기(130)로 유입된 저온의 냉각수와의 열교환을 통해 냉매의 온도를 낮추게 된다.In this state, the cooled coolant is circulated along the cooling line CL through the operation of the water pump 115 to enter the heat exchanger 130 while cooling the electrical component 111, and to the heat exchanger 130. The temperature of the refrigerant is lowered through heat exchange with the low temperature cooling water introduced.

여기서, 상기 제어기(180)는 열교환기(130)에 장착된 온도센서를 통해 냉각수와 냉매의 온도를 판단하고, 전장품(111)으로부터 발생되는 폐열원의 온도상태, 냉각수의 온도상태, 및 냉매의 압력상태에 따라, 워터펌프(113)의 유량을 제어하거나 쿨링팬(117)의 풍량을 제어하게 된다.Here, the controller 180 determines the temperature of the coolant and the coolant through a temperature sensor mounted on the heat exchanger 130, and determines the temperature state of the waste heat source, the temperature state of the coolant, and the coolant generated from the electrical equipment 111. According to the pressure state, the flow rate of the water pump 113 is controlled or the air volume of the cooling fan 117 is controlled.

그리고 상기 에어컨 수단(150)은 상기 열교환기(130)를 통과하면서 저온상태의 냉각수와의 열교환을 통해 냉각된 저온의 냉매를 상기 HAVC 모듈(151)의 증발기(157)와 연결된 제2 팽창밸브(173)로 유입되도록 제3 밸브(169)의 작동을 통해 냉매라인(R.L)을 개방하게 된다.In addition, the air conditioning unit 150 passes through the heat exchanger 130 and a second expansion valve connected to the evaporator 157 of the HAVC module 151 to cool the low temperature refrigerant through heat exchange with the coolant in the low temperature state ( The refrigerant line RL is opened through the operation of the third valve 169 to be introduced into the 173.

그러면, 상기 제2 팽창밸브(173)로 유입된 저온의 냉매는 팽창된 상태로, 상기 냉매라인(R.L)을 따라 상기 증발기(157)로 공급된다.Then, the low temperature refrigerant introduced into the second expansion valve 173 is expanded and is supplied to the evaporator 157 along the refrigerant line R.L.

그런 후, 냉매는 상기 증발기(157)에서 외기와의 열교환을 통해 증발되고, 상기 냉매라인(R.L)을 따라, 상기 어큐뮬레이터(163)와 압축기(161)를 통과하면서 고온 고압 상태의 기체냉매로 압축된다.Then, the refrigerant is evaporated through heat exchange with the outside air in the evaporator 157, and is compressed along with the refrigerant line RL through the accumulator 163 and the compressor 161, do.

압축된 기체냉매는 상기 내부응축기(153)와 연결된 냉매라인(R.L)이 상기 제1 밸브(165)에 의해 개방되어 상기 내부응축기(153)로 공급된다.The compressed gas refrigerant is supplied to the internal condenser 153 by the refrigerant line R.L connected to the internal condenser 153 opened by the first valve 165.

여기서, 상기 압축기(161)와 제1 밸브(165)의 사이에서 상기 냉매라인(R.L) 상에 장착된 압력센서(175)는 상기 압축기(161)로부터 배출되는 냉매의 압력을 측정하여 상기 제어기(180)로 그 측정값을 출력하게 된다.Here, the pressure sensor 175 mounted on the refrigerant line RL between the compressor 161 and the first valve 165 measures the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 161 to control the controller ( 180) to output the measured value.

상기 제어기(180)는 상기 압력센서(175)로부터 출력된 측정값에 따라 냉매의 압력을 판단하고, 요구된 차량 상태에 따라 상기 제1 밸브(165)의 개도량을 조절하게 된다.The controller 180 determines the pressure of the refrigerant according to the measured value output from the pressure sensor 175, and adjusts the opening amount of the first valve 165 according to the required vehicle state.

그리고 상기 내부응축기(153)를 통과한 냉매는 상기 제1 팽창밸브(171)를 통해 팽창된 상태로, 상기 제2 밸브(167)의 작동에 의해 열교환기(130)와 연결된 냉매라인(R.L)을 따라 열교환기(130)로 유입되고, 전술한 바와 같은 작동을 반복 수행하면서 상기 냉매라인(R.L)을 따라 순환하게 된다.In addition, the refrigerant passing through the internal condenser 153 is expanded through the first expansion valve 171, and a refrigerant line RL connected to the heat exchanger 130 by the operation of the second valve 167. Into the heat exchanger 130 along the circulation, it is circulated along the refrigerant line (RL) while repeating the operation as described above.

이 경우, 상기 제어기(180)는 상기 제1, 제2 팽창밸브(171, 173)의 개도량 조절을 통해 냉매의 팽창량을 조절하게 된다.In this case, the controller 180 adjusts the amount of expansion of the refrigerant by adjusting the opening amounts of the first and second expansion valves 171 and 173.

여기서, 상기 HVAC 모듈(151)로 유입되는 외기는 상기 증발기(157)로 유입된 저온 상태의 냉매에 의해 상기 증발기(157)를 통과하면서 냉각된다.Here, the outside air flowing into the HVAC module 151 is cooled while passing through the evaporator 157 by the low-temperature refrigerant flowing into the evaporator 157.

이 때, 상기 개폐도어(159)는 냉각된 외기가 상기 내부응축기(153)를 통과하도록 상기 내부응축기(153)와 연결된 부분을 개방시키게 되며, 유입된 외기는 상기 증발기(157)를 통과하면서 제습된 후, 상기 내부응축기(153)를 통해 가열되어 차량 내부로 유입됨으로써, 차량의 실내를 제습하게 된다.At this time, the opening / closing door 159 opens a portion connected to the internal condenser 153 so that the cooled outside air passes through the internal condenser 153, and the introduced outdoor air dehumidifies while passing through the evaporator 157. After that, it is heated through the internal condenser 153 and introduced into the vehicle, thereby dehumidifying the interior of the vehicle.

한편 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템 제어방법을 설명함에 있어, 상기한 난방모드에서 외기와 함께 상기 PTC 히터(155)가 작동되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 사용자의 선택에 따른 난방온도 설정에 따라 PTC 히터(155)의 작동유무를 선택하여 구현할 수 있다.Meanwhile, in describing a method of controlling a vehicle heat pump system according to an exemplary embodiment of the present disclosure, the PTC heater 155 is operated with the outside air in the heating mode, but it is not limited thereto. According to the heating temperature setting according to the user's selection, the PTC heater 155 may be selected and implemented.

따라서, 상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템(100) 및 그 제어방법에 의하면, 냉각수를 열교환매체로 사용하는 열교환기를 적용하고, 전장품(111)에서 발생하는 폐열원을 이용해 냉매와 열교환시킴으로써, 전체적인 난방성능 및 효율과 제습성능을 향상시키고, 극저온 시, 외부에 설치된 외부응축기(164)의 외부 적상을 방지할 수 있다.Therefore, according to the vehicle heat pump system 100 and the control method according to an embodiment of the present invention as described above, by applying a heat exchanger using the cooling water as the heat exchange medium, using a waste heat source generated in the electrical equipment 111 By heat exchange with the refrigerant, it is possible to improve the overall heating performance, efficiency and dehumidification performance, and to prevent the external build-up of the external condenser 164 installed outside at cryogenic temperatures.

또한, 난방모드에서 극저온 시의 아이들 상태 및 주행조건에서는 PTC 히터(155)와 함께 전체적인 시스템을 동시에 구동시킴으로써, 전원사용량이 증가되는 것을 방지해 난방부하를 감소시켜 동일한 동력으로 차량의 전체적인 주행거리를 증가시킬 수 있다.In addition, in the heating mode and in the cryogenic idle state and driving conditions, the entire system is simultaneously driven together with the PTC heater 155 to prevent the power consumption from increasing, thereby reducing the heating load and improving the overall mileage of the vehicle with the same power. Can be increased.

그리고 차량의 냉방모드에서는 냉각수를 저온의 냉매와 열교환시켜 수온을 낮출 수 있어 냉방성능을 향상시킬 수 있고, 각 모드에서 작동하는 제1, 제2, 제3 밸브(165, 167 ,169)가 3-Way 밸브로 이루어짐으로써, 빈번한 개폐작동을 줄여 밸브 개폐작동으로 인한 소음 및 진동 발생을 저감시킬 수 있다.In the cooling mode of the vehicle, the cooling water may be exchanged with a low temperature refrigerant to lower the water temperature, thereby improving cooling performance, and the first, second, and third valves 165, 167, and 169 operating in each mode may be three. By being made of -way valve, it is possible to reduce the frequent opening and closing operation to reduce the noise and vibration generated by the valve opening and closing operation.

또한, 열교환기(130)에서 열교환 매체로 냉각수를 사용함으로써, 각 구성요소의 구조를 간소화하는 동시에, 하나의 라디에이터(115)로 전장품을 냉각시킬 수 있어 전체적인 시스템 패키지 축소 및 라디에이터(117)의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by using the coolant as the heat exchange medium in the heat exchanger 130, the structure of each component can be simplified, and the electrical equipment can be cooled by one radiator 115, thereby reducing the overall system package and the efficiency of the radiator 117. Can improve.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 설명함에 있어, 제1, 제2, 제3 밸브가 구비된 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 냉각라인과 냉매라인 상에 별도의 2-Way 밸브를 적용하여 작동유체를 바이패스 시키거나 유량을 조절할 수 있다.Meanwhile, in describing a vehicle heat pump system and a method of controlling the same according to an embodiment of the present invention, the first, second, and third valves are described as one embodiment, but are not limited thereto. Separate 2-way valves can be applied on the line and the refrigerant line to bypass the working fluid or control the flow rate.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

110 : 쿨링수단 111 : 전장품
113 : 워터펌프 115 : 라디에이터
117 : 쿨링팬 130 : 열교환기
150 : 에어컨 수단 151 : HVAC 모듈
153 : 내부응축기 155 : PTC 히터
157 : 증발기 159 : 개폐도어
161 : 압축기 163 : 어큐뮬레이터
164 : 외부응축기 165, 167, 169 : 제1, 제2, 제3 밸브
171, 173 : 제1, 제2 팽창밸브 175 : 압력센서
180 : 제어기 C.L : 냉각라인
R.L : 냉매라인110: cooling means 111: electrical equipment
113: water pump 115: radiator
117: cooling fan 130: heat exchanger
150: air conditioner means 151: HVAC module
153: internal condenser 155: PTC heater
157: evaporator 159: opening and closing door
161: compressor 163: accumulator
164: external condenser 165, 167, 169: first, second, third valve
171, 173: first and second expansion valve 175: pressure sensor
180: controller CL: cooling line
RL: Refrigerant line

Claims (10)

차량에 구성되어 냉각라인을 통해 전장품에 냉각수를 공급 및 순환시키는 쿨링수단과, 차량 실내의 냉난방을 조절하도록 냉매라인으로 연결되는 에어컨 수단을 포함하는 차량용 히트펌프 시스템에 있어서,
상기 쿨링수단은 차량의 전면에 구성되어 워터펌프를 통해 냉각라인을 따라 냉각수를 순환시키고, 공급되는 냉각수를 외기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬을 포함하며,
상기 냉각라인과 연결되어 냉각수가 순환되고, 각 모드에 따라 상기 전장품으로부터 발생되는 폐열원을 선택적으로 이용하여 냉각수의 수온을 변화시키며 상기 에어컨 수단의 냉매라인과 연결되어 유입된 냉매를 냉각수와 열교환시키는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.In the vehicle heat pump system comprising a cooling means for supplying and circulating the cooling water to the electrical equipment through the cooling line, and an air conditioning means connected to the refrigerant line to control the heating and cooling of the vehicle interior,
The cooling means includes a radiator configured in the front of the vehicle to circulate the cooling water along the cooling line through a water pump, and to cool the supplied cooling water through heat exchange with outside air, and a cooling fan for blowing wind to the radiator. ,
Coolant is circulated in connection with the cooling line to selectively change the water temperature of the cooling water by selectively using waste heat sources generated from the electrical equipment according to each mode, and is connected to the refrigerant line of the air conditioner means to exchange heat with the cooling water. Vehicle heat pump system further comprises a heat exchanger. 제1항에 있어서,
상기 에어컨 수단은
난방, 냉방, 및 제습모드에 따라 증발기를 통과한 외기가 내부응축기와 PCT 히터로 유입되도록 선택적으로 조절하는 개폐도어를 내부에 구비한 HVAC 모듈;
상기 증발기와 냉매라인을 통해 연결되며, 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기;
상기 압축기와 증발기 사이에서 냉매라인 상에 구비되며, 상기 압축기로 기체냉매만 공급하는 어큐뮬레이터;
차량의 엔진룸에 구비되어 냉매라인을 통해 연결되며, 냉매를 응축시키는 외부응축기;
상기 압축기로부터 배출되는 냉매를 차량의 모드에 따라 상기 내부응축기나 외부응축기에 선택적으로 공급하는 제1밸브;
상기 내부응축기를 통과한 냉매를 공급받아 팽창시키는 제1 팽창밸브;
상기 제1 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 상기 외부응축기나 열교환기에 선택적으로 공급하는 제2 밸브;
상기 외부응축기, 또는 열교환기를 통과한 냉매를 상기 증발기나 어큐뮬레이터로 선택적으로 공급하는 제3 밸브; 및
상기 증발기와 제3 밸브 사이에 구비되며, 상기 제3 밸브의 개폐를 통해 유입되는 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
The air conditioner means
An HVAC module having an opening / closing door configured to selectively control external air passing through the evaporator into the internal condenser and the PCT heater according to heating, cooling, and dehumidification modes;
A compressor connected to the evaporator through a refrigerant line and compressing refrigerant in a gaseous state;
An accumulator disposed on the refrigerant line between the compressor and the evaporator, the accumulator supplying only the gas refrigerant to the compressor;
An external condenser provided in the engine room of the vehicle and connected through the refrigerant line to condense the refrigerant;
A first valve selectively supplying the refrigerant discharged from the compressor to the internal condenser or the external condenser according to the mode of the vehicle;
A first expansion valve for receiving and expanding the refrigerant passing through the internal condenser;
A second valve for selectively supplying the refrigerant expanded through the first expansion valve to the external condenser or the heat exchanger;
A third valve for selectively supplying the refrigerant passing through the external condenser or the heat exchanger to the evaporator or the accumulator; And
A second expansion valve disposed between the evaporator and a third valve and expanding the refrigerant introduced through opening and closing of the third valve;
The heat pump system comprising: 제2항에 있어서,
상기 압축기와 제1 밸브를 연결하는 냉매라인 상에는
압력센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method of claim 2,
On the refrigerant line connecting the compressor and the first valve
Vehicle heat pump system, characterized in that the pressure sensor is mounted. 제2항에 있어서,
상기 제1, 제2, 제3 밸브는
3-way 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method of claim 2,
The first, second, third valve is
And a 3-way valve. 제1항에 있어서,
상기 쿨링수단과 에어컨 수단은
각각 제어기와 연결되며, 상기 제어기의 제어신호에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
The cooling means and air conditioning means
Each of the vehicle heat pump system is connected to the controller, characterized in that the operation by the control signal of the controller. 제어기와 연결되고, 각각 냉각라인을 통해 상호 연결되며, 라디에이터, 워터펌프, 전장품을 포함하는 쿨링수단과, 각각 냉매라인을 통해 상호 연결되며, 다수개의 밸브와 팽창밸브, 압축기, 어큐뮬레이터, 증발기, 및 외부응축기와, 내부응축기, PTC 히터, 및 개폐도어로 구성된 HAVC 모듈을 포함하는 에어컨 수단으로 구성되며, 상기 냉각라인과 냉매라인에 연결되는 열교환기를 더 포함하는 히트펌프 시스템에 적용되며, 사용자의 선택에 따라 난방모드, 냉방모드, 및 제습모드로 각각 작동시키기 위한 차량용 히트펌프 시스템 제어방법에 있어서,
상기 난방모드에서, 상기 쿨링수단은
상기 전장품으로부터 발생되는 폐열원을 통해 상기 열교환기로 유입된 냉각수의 온도를 상승시켜 상기 냉매라인을 통해 상기 열교환기로 유입된 냉매와의 열교환을 통해 냉매의 온도를 상승시키고,
상기 에어컨 수단은
상기 열교환기에서 냉각수와의 열교환을 통해 온도가 상승된 냉매를 제3 밸브의 개방을 통해 냉매라인을 따라 상기 어큐뮬레이터와 압축기를 통과시켜 고온 고압 상태의 기체냉매로 압축시킨 상태로, 제1 밸브의 작동을 통해 상기 HAVC 모듈의 내부응축기로 공급하고,
상기 내부응축기를 통과한 냉매는 제1 팽창밸브를 통해 팽창시킨 상태로, 제2 밸브의 작동을 통해 상기 열교환기로 공급하여 순환시키며, 외부로부터 상기 HAVC 모듈의 증발기를 통과한 외기가 상기 내부응축기를 통과하도록 상기 개폐도어를 개방시키고, 유입된 외기가 상기 내부응축기를 통과하면서 PTC 히터의 선택적인 작동과 함께 차량 실내를 난방하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템 제어방법.Cooling means connected to the controller, each interconnected via a cooling line, including a radiator, a water pump, and electrical equipment, and each interconnected via a refrigerant line, a plurality of valves, expansion valves, compressors, accumulators, evaporators, and An air condenser comprising an external condenser, an HA condenser composed of an internal condenser, a PTC heater, and an opening / closing door, and is applied to a heat pump system further including a heat exchanger connected to the cooling line and the refrigerant line. According to the control method of the vehicle heat pump system for operating in the heating mode, cooling mode, and dehumidification mode, respectively,
In the heating mode, the cooling means is
By raising the temperature of the cooling water introduced into the heat exchanger through the waste heat source generated from the electrical equipment to increase the temperature of the refrigerant through heat exchange with the refrigerant introduced into the heat exchanger through the refrigerant line,
The air conditioner means
Through the accumulator and the compressor along the refrigerant line through the opening of the third valve through the opening of the third valve through the heat exchange with the cooling water in the heat exchanger to compress the gas refrigerant at a high temperature and high pressure state, Operation to feed the internal condenser of the HAVC module,
The refrigerant passing through the internal condenser is expanded through the first expansion valve, and is supplied to the heat exchanger through the operation of the second valve to circulate, and the external air passing through the evaporator of the HAVC module from the outside is supplied to the internal condenser. And opening the opening and closing door to pass through, and heating the inside of the vehicle with the selective operation of the PTC heater while the introduced outside air passes through the internal condenser. 제6항에 있어서,
상기 냉방모드에서, 상기 쿨링수단은
쿨링팬이 작동하여 외기와 함께 라디에이터로 유입된 냉각수를 냉각시킨 상태로, 상기 워터펌프의 작동을 통해 전장품을 냉각시키면서 상기 열교환기로 유입시키고, 상기 열교환기로 유입된 저온의 냉각수와 열교환을 통해 냉매의 온도를 낮추며,
상기 에어컨 수단은
상기 외부 응축기를 통과하면서 냉각된 저온의 냉매가 상기 HAVC 모듈의 증발기와 연결된 제2 팽창밸브로 유입되도록 제3 밸브를 작동시켜 팽창된 냉매를 상기 증발기로 공급하며,
상기 증발기에서 외기와의 열교환을 통해 증발된 냉매를 배출하여 상기 어큐뮬레이터와 압축기를 거치면서 압축시킨 상태로, 제1 밸브의 작동을 통해 상기 외부응축기와 연결된 냉매라인을 개방시켜 외부응축기로 공급하여 순환시키고,
상기 증발기로 유입된 냉매에 의해 상기 증발기를 통과하면서 냉각된 외기가 상기 내부응축기로 유입되지 않도록 상기 개폐도어를 폐쇄해 냉각된 외기를 차량의 내부로 직접 유입시켜 차량 실내를 냉방하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템 제어방법.The method according to claim 6,
In the cooling mode, the cooling means
A cooling fan operates to cool the coolant introduced into the radiator together with the outside air, and then flows into the heat exchanger while cooling the electrical equipment through the operation of the water pump. Lowers the temperature,
The air conditioner means
Supplying the expanded refrigerant to the evaporator by operating a third valve such that the low temperature refrigerant cooled while passing through the external condenser flows into the second expansion valve connected to the evaporator of the HAVC module,
The evaporator discharges the refrigerant evaporated through heat exchange with the outside air and compresses it through the accumulator and the compressor. The refrigerant line connected to the external condenser is opened through the operation of the first valve and supplied to the external condenser. Let's
Cooling the inside of the vehicle by closing the opening and closing the door directly to the inside of the vehicle so that the outside air cooled while passing through the evaporator by the refrigerant introduced into the evaporator is not introduced into the internal condenser. Vehicle heat pump system control method. 제6항에 있어서,
상기 제습모드에서 상기 쿨링수단은
쿨링팬이 작동하여 외기와 함께 라디에이터로 유입된 냉각수를 냉각시키고, 상기 워터펌프의 작동을 통해 전장품을 냉각시키면서 상기 열교환로 유입시키고, 상기 열교환기로 유입된 저온의 냉각수와 열교환을 통해 냉매의 온도를 낮추고,
상기 에어컨 수단은
상기 열교환기를 통과하면서 냉각된 저온의 냉매가 상기 HAVC 모듈의 증발기와 연결된 제2 팽창밸브로 유입되도록 제3 밸브를 개방시키고, 팽창된 냉매를 상기 증발기로 공급하며,
상기 증발기에서 외기와의 열교환을 통해 증발된 냉매를 배출하여 상기 어큐뮬레이터와 압축기를 거치면서 압축시킨 상태로, 제1 밸브의 작동을 통해 상기 내부응축기와 연결된 냉매라인을 개방시켜 상기 내부응축기로 냉매를 공급하고,
상기 내부응축기를 통과한 냉매는 제1 팽창밸브를 통해 팽창시킨 상태로, 상기 열교환기로 공급되도록 제2 밸브를 작동시켜 순환시키며, 외부로부터 상기 HAVC 모듈의 증발기를 통과하면서 냉각된 외기가 상기 내부응축기를 통과하도록 상기 개폐도어를 개방시키고, 유입된 외기가 상기 내부응축기와 PTC 히터를 통과하면서 차량 실내를 제습하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템 제어방법.The method according to claim 6,
The cooling means in the dehumidification mode
A cooling fan operates to cool the cooling water introduced to the radiator together with the outside air, and flows into the heat exchange while cooling the electrical equipment through the operation of the water pump, and the temperature of the refrigerant through the heat exchange with the low temperature cooling water introduced into the heat exchanger. Lower,
The air conditioner means
The third valve is opened so that the low-temperature refrigerant cooled while passing through the heat exchanger flows into the second expansion valve connected to the evaporator of the HAVC module, and supplies the expanded refrigerant to the evaporator.
The refrigerant evaporated through heat exchange with the outside air is discharged from the evaporator and compressed while passing through the accumulator and the compressor. The refrigerant is connected to the internal condenser by opening the refrigerant line connected to the internal condenser through the operation of the first valve. Supply,
The refrigerant passing through the internal condenser is circulated by operating the second valve to be supplied to the heat exchanger while being expanded through the first expansion valve, and the external air cooled while passing through the evaporator of the HAVC module from the outside is condensed. And opening and closing the opening and closing door so as to pass through and dehumidifying the vehicle interior while passing the internal condenser and the PTC heater. 제8항에 있어서,
상기 제습모드는
상기 제어기가 상기 제1, 제2 팽창밸브의 개도량 조절을 통해 냉매의 팽창량을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템 제어방법.9. The method of claim 8,
The dehumidifying mode
Wherein the controller adjusts the expansion amount of the refrigerant through the opening amount adjustment of the first and second expansion valves. 제6항에 있어서,
상기 난방모드, 냉방모드, 및 제습모드는
상기 제어기가 상기 전장품으로부터 발생되는 폐열원의 온도상태와, 냉각수와 냉매의 온도상태에 따라, 상기 쿨링팬의 풍량과 워터펌프의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템 제어방법.The method according to claim 6,
The heating mode, cooling mode, and dehumidification mode is
And the controller controls the air flow rate of the cooling fan and the flow rate of the water pump according to the temperature state of the waste heat source generated from the electrical equipment and the temperature state of the cooling water and the refrigerant.
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