KR20130101258A - Heat pump system for vehicle and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 히트펌프 모드시, 차량 외기온도와 실외열교환기의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상이고, 실외열교환기의 입구측 냉매압력이 기준값 이하일 경우, 상기 실외열교환기에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하도록 한 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heat pump system and a control method thereof, and more particularly, in a heat pump mode, a difference between a vehicle outside temperature and a refrigerant temperature of an outlet side of an outdoor heat exchanger is a predetermined temperature or more, and an inlet side of an outdoor heat exchanger. The present invention relates to a vehicle heat pump system and a method of controlling the same, wherein when the refrigerant pressure is equal to or less than a reference value, it is determined that an frost has occurred in the outdoor heat exchanger, and the system is defrosted.
차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.Background Art [0002] A vehicle air conditioner generally includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. Wherein the cooling system is configured to cool air in the vehicle interior by exchanging air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle with the refrigerant flowing in the evaporator to convert into cool air, The air passing through the outside of the core is exchanged with the cooling water flowing in the inside of the heater core to warm the inside of the vehicle.
한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨대 2개의 열교환기(즉, 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기)와, 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 역할을 하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 역할을 하게 된다.A heat pump system which can selectively perform cooling and heating by switching the flow direction of refrigerant by using one refrigerant cycle is different from the above vehicle air conditioning system. For example, two heat exchangers (That is, an indoor heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat with air blown into the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger for exchanging heat outside the air conditioner case), and a direction control valve for switching the flow direction of the refrigerant do. Therefore, when the cooling mode is operated according to the flow direction of the refrigerant by the direction control valve, the indoor heat exchanger functions as a cooling heat exchanger. When the heating mode is activated, the indoor heat exchanger functions as a heating heat exchanger .
이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.Various kinds of such a heat pump system for vehicles have been proposed, and a representative example thereof is shown in Fig.
도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 고압측 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 고압측 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1바이패스 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 저압측 열교환기(60)와, 상기 저압측 열교환기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기(50)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.1 includes a
도 1 중 도면부호 10은 상기 고압측 열교환기(32)와 저압측 열교환기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.1,
상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2바이패스 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 고압측 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.The
에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 고압측 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1바이패스밸브(36), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 저압측 열교환기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 저압측 열교환기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 고압측 열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the air conditioning mode (cooling mode) is activated, the
그러나, 상기 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 히트펌프 모드(난방모드)시 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치된 고압측 열교환기(32)가 난방기 역할을 하여 난방을 수행하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 공조케이스(10)의 외부 즉, 차량의 엔진룸 전방측에 설치되어 외기와 열교환하는 증발기 역할을 하게 되는데,However, in the conventional vehicle heat pump system, the high pressure
이때, 상기 실외열교환기(48)로 유입되는 냉매의 온도가 외기와 열교환하는 과정에서 실외열교환기(48)의 표면이 빙점이하로 떨어지게 되면서 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 발생하기 시작한다.At this time, the surface of the
상기 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 지속적으로 확대되면, 실외열교환기(48)가 흡열을 하지 못함으로서, 시스템내의 냉매 온도 및 압력이 낮아져 차실내로 토출되는 공기의 온도가 떨어져 난방성능이 현격히 감소하며, 압축기내로 액냉매가 유입될 수 있어 시스템의 안정성도 떨어지는 문제가 있었다.When the frost is continuously enlarged on the surface of the
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 히트펌프 모드시, 차량 외기온도와 실외열교환기의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상이고, 실외열교환기의 입구측 냉매압력이 기준값 이하일 경우, 상기 실외열교환기에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하도록 함으로써, 상기 실외열교환기의 착상을 제때 인지하여 제상 제어를 수행함에 따라 착상 방지 및 제상 효과를 얻을 수 있고, 이로인해 시스템의 난방성능 및 안정성을 향상할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is, in the heat pump mode, when the difference between the vehicle outside temperature and the outlet refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger is a predetermined temperature or more, and the inlet refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger is less than the reference value, Determination control of the system by determining that the outdoor heat exchanger has occurred is carried out to detect defrosting of the outdoor heat exchanger in a timely manner, thereby achieving defrosting control and defrosting effect. Thus, heating performance and An object of the present invention is to provide a vehicle heat pump system and a method of controlling the same, which can improve stability.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매순환라인상에 각각 설치되는 것으로, 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 상기 공조케이스의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키는 실외열교환기와, 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단과, 상기 실내열교환기와 실외열교환기 사이의 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단을 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 제1팽창수단의 입구측 냉매순환라인과 상기 증발기의 출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인을 순환하는 냉매가 상기 제1팽창수단 및 증발기를 선택적으로 바이패스하도록 하는 제1바이패스라인과, 히트펌프 모드시, 차량 외기온도와 상기 실외열교환기의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상이고, 상기 실외열교환기의 입구측 냉매압력이 기준값 이하일 경우, 상기 실외열교환기에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is, respectively installed on the refrigerant circulation line, the compressor for compressing and discharging the refrigerant, and installed inside the air conditioning case heat exchange between the air in the air conditioning case and the refrigerant discharged from the compressor A heat exchanger installed inside the air conditioning case to exchange heat between the air in the air conditioning case and the refrigerant supplied to the compressor, and a heat exchanger installed outside the air conditioning case to circulate the refrigerant circulation line. First expansion means installed on an outdoor heat exchanger and an inlet refrigerant circulation line of the evaporator to expand the refrigerant, and second expansion means installed on a refrigerant circulation line between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger to expand the refrigerant; In the vehicle heat pump system comprising a, inlet refrigerant circulation of the first expansion means A first bypass line configured to connect phosphorus to a refrigerant circulation line at the outlet side of the evaporator so that refrigerant circulating in the refrigerant circulation line selectively bypasses the first expansion means and the evaporator, and in a heat pump mode, the vehicle A control unit for defrosting the system by determining that an frost has occurred in the outdoor heat exchanger when the difference between the outside temperature and the outlet refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger is equal to or greater than a predetermined temperature and the inlet refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger is equal to or less than a reference value. Characterized in that comprises a.
또한, 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 시스템이 히트펌프 모드인지를 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계의 판단결과, 히트펌프 모드이면, 차량 외기온도와 실외열교환기의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상인지를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계의 판단결과, 소정 온도 이상이면, 상기 실외열교환기의 입구측 냉매압력이 기준값 이하인지를 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계의 판단결과, 기준값 이하이면, 상기 실외열교환기에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하는 제4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In the control method of the vehicle heat pump system, the first step of determining whether the system is in the heat pump mode, and if the determination result of the first step, the heat pump mode, the vehicle outside temperature and the refrigerant at the outlet of the outdoor heat exchanger A second step of determining whether the temperature difference is greater than or equal to a predetermined temperature, a third step of determining whether or not the refrigerant pressure of the inlet side of the outdoor heat exchanger is equal to or less than a reference value when the determination result of the second step is greater than or equal to a predetermined temperature; As a result of the determination in the third step, if it is less than the reference value, it characterized in that it comprises a fourth step of determining that the frost has occurred in the outdoor heat exchanger and defrost control of the system.
본 발명은, 히트펌프 모드시, 차량 외기온도와 실외열교환기의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도(10℃) 이상이고, 실외열교환기의 입구측 냉매압력이 기준값 이하일 경우, 상기 실외열교환기에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하도록 함으로써, 상기 실외열교환기의 착상을 제때 인지하여 제상 제어를 수행함에 따라 착상 방지 및 제상 효과를 얻을 수 있고, 이로인해 시스템의 난방성능 및 안정성을 향상할 수 있다.In the heat pump mode, when the difference between the vehicle outside temperature and the outlet refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger is greater than or equal to a predetermined temperature (10 ° C.) and the inlet refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger is equal to or less than the reference value, the outdoor heat exchanger is implanted into the outdoor heat exchanger. Determination control of the outdoor heat exchanger by determining that this has occurred, and thus the defrosting control and defrosting effect can be obtained by performing the defrost control by timely recognizing the frost of the outdoor heat exchanger, thereby improving the heating performance and stability of the system. Can be.
도 1은 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 에어컨 모드를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제1난방모드를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제1난방모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제2난방모드를 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제2난방모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 외기온도가 0℃ 일 때의 실외열교환기 입,출구측 냉매온도, 압축기 토출구측 냉매압력 및 온도, 외기온도-실외열교환기 출구측 냉매온도를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.1 is a schematic view showing a conventional heat pump system for a vehicle,
FIG. 2 is a diagram showing an air conditioner mode in a heat pump system for a vehicle according to the present invention,
3 is a view showing a first heating mode of a heat pump mode in a vehicle heat pump system according to the present invention;
4 is a view showing a dehumidifying mode during a first heating mode operation of a heat pump mode in a vehicle heat pump system according to the present invention;
5 is a view showing a second heating mode of the heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
6 is a view showing a dehumidifying mode during the second heating mode operation of the heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
7 shows the outdoor heat exchanger inlet / outlet side refrigerant temperature, the compressor outlet side refrigerant pressure and temperature, and the outside air temperature-outdoor heat exchanger outlet side refrigerant temperature when the outside air temperature is 0 ° C. in the vehicle heat pump system according to the present invention. graph,
8 is a flowchart illustrating a control method of a vehicle heat pump system according to the present invention.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 냉매순환라인(R)상에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 제2팽창수단(120)과, 실외열교환기(130)와, 제1팽창수단(140)과, 증발기(160)가 순차적으로 연결되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.First, the vehicle heat pump system according to the present invention, the
또한, 상기 냉매순환라인(R)상에는 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하는 제1바이패스라인(R1)과, 실외열교환기(130)를 바이패스하는 제2바이패스라인(R2)과, 제2팽창수단(120)이 설치되는 팽창라인(R3)이 각각 병렬로 연결 설치되며, 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에는 제1방향전환밸브(191)가 설치되고, 상기 제2바이패스라인(R2)의 분기지점에는 제2방향전환밸브(192)가 설치되며, 상기 팽창라인(R3)의 분기지점에는 상기 제3방향전환밸브(193)가 설치된다.In addition, on the refrigerant circulation line R, the first bypass line R1 bypasses the first expansion means 140 and the
아울러, 상기 제1팽창수단(140)의 출구측 냉매 순환라인(R)과 상기 제1바이패스라인(R1)을 연결하도록 분기라인(R4)이 설치되고, 상기 분기라인(R4)상에는 온오프 밸브(195)가 설치된다.In addition, a branch line (R4) is provided to connect the outlet refrigerant circulation line (R) and the first bypass line (R1) of the first expansion means 140, on and off on the branch line (R4). The
따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 제1팽창수단(140), 증발기(160), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 증발기(160)는 증발기 역할을 수행하게 된다.Therefore, in the air conditioner mode, the refrigerant discharged from the
한편, 상기 실외열교환기(130)는 상기 실내열교환기(110)와 같은 응축기 역할을 하게 된다.Meanwhile, the
히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는, 도 3과 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120), 실외열교환기(130), 제1바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)는 증발기 역할을 수행하며, 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.In the heat pump mode (first heating mode), the refrigerant discharged from the
이처럼, 본 발명의 히트펌프 시스템은, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 냉매 순환방향이 동일하여 냉매순환라인(R)을 공용화할 수 있고, 냉매가 흐르지 않을 때 발생하는 냉매 정체현상을 방지하며, 냉매순환라인(R)도 단순화 할 수 있다.As described above, the heat pump system of the present invention can share the refrigerant circulation line R with the same refrigerant circulation direction in the air conditioner mode and the heat pump mode, prevents the refrigerant stagnation phenomenon that occurs when the refrigerant does not flow, The circulation line (R) can also be simplified.
그리고, 본 발명에서는, 상기 히트펌프 모드를 제1난방모드, 제2난방모드, 제습모드와 같이 다양화하고 있으며, 아울러, 이러한 히트펌프 모드시 상기 실외열교환기(130)의 착상 발생시에는 후술하는 제어부(미도시)를 통해 제상 제어를 수행하게 된다.In the present invention, the heat pump mode is diversified as in the first heating mode, the second heating mode, and the dehumidification mode, and in the heat pump mode, in the occurrence of the frosting of the
또한, 상기 제어부는, 외기온도가 기준온도 이상이면 히트펌프 모드 중 제1난방모드를 수행하고, 외기온도가 기준온도 미만이면 히트펌프 모드 중 제2난방모드를 수행하게 된다.The controller may perform the first heating mode in the heat pump mode when the outside temperature is higher than the reference temperature, and perform the second heating mode in the heat pump mode when the outside temperature is less than the reference temperature.
여기서, 외기온도가 0℃ 이상(영상)이면 제1난방모드를 수행하고, 외기온도가 0℃ 미만(영하)이면 제2난방모드를 수행한다.Here, if the outside temperature is 0 ° C. or more (image), the first heating mode is performed. If the outside temperature is less than 0 ° C. (zero), the second heating mode is performed.
물론, 상기 제1,2난방모드를 구분하는 외기온도의 기준온도가 0℃로 한정 되는 것은 아니고, 목적에 따라 변경 가능하다.Of course, the reference temperature of the outside temperature for distinguishing the first and second heating modes is not limited to 0 ° C., and may be changed according to the purpose.
아울러, 상기 제습모드는 제1,2난방모드 상태에서 차실내를 제습하고자 할 때 수행하게 된다.In addition, the dehumidification mode is performed when the interior of the vehicle is dehumidified in the first and second heating modes.
이하, 히트 펌프 시스템의 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each component of the heat pump system will be described in detail.
먼저, 상기 냉매순환라인(R)상에 설치된 압축기(100)는 엔진(내연기관 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.First, the
상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시에는 상기 실외열교환기(130)측에서 배출되어 제1바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.The
아울러, 히트펌프 모드 중 제습모드시에는, 후술하는 분기라인(R4)을 통해 제1바이패스라인(R1)과 증발기(160)로 동시에 냉매가 공급되므로, 이 경우 상기 압축기(100)는 상기 제1바이패스라인(R1)과 증발기(160)를 통과한 후 합류된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.In the dehumidifying mode of the heat pump mode, since the refrigerant is simultaneously supplied to the first bypass line (R1) and the evaporator (160) through the branch line (R4) described later, the compressor (100) 1 bypass line R1 and the
상기 실내열교환기(110)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키게 된다.The
또한, 상기 증발기(160)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키게 된다.The
상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기 역할을 하게 되고,The
상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드 중 제1,2난방모드시에는 냉매 공급이 되지 않아 작동 정지되며, 제습모드시에는 냉매가 일부 공급되어 증발기 역할을 수행하게 된다.The
이때, 제습모드시 상기 증발기(160)의 성능은 에어컨 모드시 증발기(160)의 증발기 성능 보다 저하된다.At this time, the performance of the
또한, 상기 실내열교환기(110) 및 증발기(160)는, 상기 공조케이스(150)의 내부에 서로 일정간격 이격되어 설치되되, 상기 공조케이스(150)내의 공기유동방향 상류측에서부터 상기 증발기(160)와 실내열교환기(110)가 순차적으로 설치된다.The
따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 제1팽창수단(140)에서 배출된 저온 저압의 냉매가 상기 증발기(160)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 증발기(160) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다.Therefore, in the air conditioner mode in which the
상기 실내열교환기(110)가 응축기 역할을 수행하는 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 도 3과 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 냉매가 상기 실내열교환기(110)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 과정에서 실내열교환기(110) 내부의 고온 고압의 냉매와 열교환하여 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 난방하게 된다.3, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.The size of the
그리고, 상기 공조케이스(150)의 내부에서 상기 증발기(160)와 상기 실내열교환기(110)의 사이에는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(151)가 설치된다.The amount of air passing through the
상기 온도조절도어(151)는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 실내열교환기(110)를 통과하는 공기의 양을 조절하여 상기 공조케이스(150)에서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데,The
이때, 에어컨 모드시 도 2와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)의 전방측 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 증발기(160)를 통과한 냉풍이 실내열교환기(110)를 바이패스하여 차실내로 공급되므로 최대 냉방이 수행되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 도 3과 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행된다.2, when the front side passageway of the
그리고, 상기 실외열교환기(130)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치됨과 아울러 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키게 된다.The
여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 외기와 열교환시키게 된다.The
상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 외기와 열교환하게 되면서 응축되게 된다. 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 상기 실내열교환기(110)와 상반되는 증발기 역할을 하게 되는데, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 저온 냉매가 외기와 열교환하게 되면서 증발하게 된다.The
그리고, 상기 제1팽창수단(140)은, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키게 된다.In addition, the first expansion means 140 is installed on the inlet refrigerant circulation line R of the
즉, 상기 제1팽창수단(140)은, 에어컨 모드시 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액상(습포화) 상태가 되게 한 후, 상기 증발기(160)로 공급하게 된다.That is, the first expansion means 140 expands the refrigerant discharged from the
상기 제1팽창수단(140)으로는 팽창밸브로 이루어지는 것이 바람직하나 오리피스로 이루어질 수도 있다.The first expansion means 140 is preferably made of an expansion valve, but may be made of an orifice.
그리고, 상기 제2팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.In addition, the second expansion means 120 is installed on the refrigerant circulation line R between the
상기 제2팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 병렬로 연결된 팽창라인(R3)상에 설치된다.The second expansion means 120 is installed on an expansion line R3 connected in parallel on the refrigerant circulation line R between the
여기서, 상기 제2팽창수단(120)은, 오리피스(121)로 이루어지는 것이 바람직하나 팽창밸브로 이루어질 수도 있다.Here, the second expansion means 120 is preferably made of an
또한, 상기 팽창라인(R3)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 팽창라인(R3)을 통해 제2팽창수단(120)을 통과하거나 또는 제2팽창수단(120)을 바이패스하도록 냉매 흐름방향을 전환하는 제3방향전환밸브(193)가 설치된다.In addition, at the branch point of the expansion line (R3) and the refrigerant circulation line (R), the refrigerant passing through the indoor heat exchanger (110) in accordance with the air conditioning mode or the heat pump mode through the expansion line (R3) a second A third
따라서, 에어컨 모드시에는, 상기 제3방향전환밸브(193)에 의해 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(120)을 바이패스하여 실외열교환기(130)로 공급되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는, 상기 제3방향전환밸브(193)에 의해 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 팽창라인(R3) 및 제2팽창수단(120)을 통과하면서 팽창된 후 상기 실외열교환기(130)로 공급되게 된다.Therefore, in the air conditioner mode, the refrigerant discharged from the
그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)은, 상기 제1팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하게 된다.The first bypass line R1 is installed to connect the inlet refrigerant circulation line R of the first expansion means 140 and the outlet refrigerant circulation line R of the
도면에서와 같이, 상기 제1바이패스라인(R1)은 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)와 병렬로 배치되는데, 즉, 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구측은 상기 실외열교환기(130)와 제1팽창수단(140)을 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구측은 상기 증발기(160)와 압축기(100)를 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결된다.As shown in the drawing, the first bypass line R1 is disposed in parallel with the first expansion means 140 and the
이로인해, 에어컨 모드시에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 유동하게 되지만, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 곧바로 유동하여 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.Thus, in the air conditioner mode, the refrigerant passing through the
여기서, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드에 따라 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할은 제1방향전환밸브(191)를 통해 이루어진다.Here, the function of switching the flow direction of the refrigerant according to the air conditioner mode and the heat pump mode is performed through the first
상기 제1방향전환밸브(191)는, 상기 제1바이패스라인(R1)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1) 또는 상기 제1팽창수단(140)으로 흐르도록 냉매 흐름방향을 전환하게 된다.The first
이때, 제1방향전환밸브(191)는, 에어컨 모드시 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 흐르도록 방향을 전환하게 되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시) 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 제2팽창수단(120) 및 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)으로 흐르도록 방향을 전환하게 된다.At this time, the first
한편, 상기 제1방향전환밸브(191)는 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구측 분기지점에 설치되며, 3방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the first
상기 제1방향전환밸브(191) 뿐만아니라 제2방향전환밸브(192)와 제3방향전환밸브(193)도 3방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that not only the first
그리고, 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 제2팽창수단(120)을 선택적으로 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제2바이패스라인(R2)이 병렬로 설치되는데, 즉, 상기 제2바이패스라인(R2)은 상기 실외열교환기(130)의 입,출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하게 된다.In addition, a second bypass line R2 is installed in parallel in the refrigerant circulation line R such that the refrigerant selectively passing through the second expansion means 120 bypasses the
또한, 상기 제2바이패스라인(R2)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 외기온도에 따라 상기 실외열교환기(130) 또는 제2바이패스라인(R2)으로 냉매가 흐르도록 냉매의 흐름방향을 전환하는 제2방향전환밸브(192)가 설치된다.In addition, at a branch point between the second bypass line R2 and the refrigerant circulation line R, the refrigerant flows to the
이때, 외기온도가 영상일 경우에는 상기 제2방향전환밸브(192)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)측으로 흐르도록 제어되고, 외기온도가 영하일 경우에는 상기 제2방향전환밸브(192)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R2)측으로 흐르도록 제어된다.At this time, when the outside temperature is an image, the refrigerant is controlled to flow to the
다시말해, 외기온도가 영하인 저열원 조건에서, 저온의 외기 영향을 최소화 할 수 있도록 도 5의 제2난방모드와 같이, 상기 제2팽창수단(120)을 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 제2바이패스라인(R2)측으로 흐르도록 하게 된다.In other words, in a low heat source condition where the outside air temperature is below zero, as shown in the second heating mode of FIG. 5, the refrigerant that has passed through the second expansion means 120 is transferred to the outdoor heat exchanger to minimize the influence of low temperature outside air. Bypass 130 to flow to the second bypass line (R2) side.
그리고, 상기 공조케이스(150) 내부의 실내열교환기(110) 하류측에는 난방성능을 향상할 수 있도록 전기 가열식 히터(115)가 더 설치된다.An
즉, 차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 전기 가열식 히터(115)를 작동시킴으로써 난방성능을 향상시킬 수 있고, 또한 난방 열원이 부족할 경우에도 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동할 수 있다.That is, the heating performance can be improved by operating the electric
상기 전기 가열식 히터(115)로는 PTC히터를 사용하는 것이 바람직하다.As the
그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)상에는 제1바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단(180)이 설치된다.On the first bypass line R1, a heat supply means 180 for supplying heat to the refrigerant flowing along the first bypass line R1 is installed.
상기 열공급수단(180)은, 차량 전장품(200)의 폐열을 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매에 공급할 수 있도록, 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(181a)와, 상기 냉매 열교환부(181a)의 일측에 열교환 가능하게 구비되어 상기 차량 전장품(200)을 순환하는 냉각수가 유동하는 냉각수 열교환부(181b)로 구성된 수냉식 열교환기(181)를 설치하여 이루어진다.The
따라서, 히트펌프 모드시 차량 전장품(200)의 폐열로 부터 열원을 회수함으로써 난방성능을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, the heating performance can be improved by recovering the heat source from the waste heat of the vehicle
한편, 상기 차량 전장품(200)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.On the other hand, the vehicle
그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)을 따라 열공급수단(180)측으로 유동하는 냉매 일부를 상기 증발기(160)측으로 공급하도록, 상기 열공급수단(180)의 입구측 제1바이패스라인(R1)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 분기라인(R4)이 설치되고, 상기 분기라인(R4)상에는 냉매 유동을 온오프 제어하는 온오프 밸브(195)가 설치된다.The inlet side first bypass line (R1) of the heat supply means (180) is connected to the evaporator (160) to supply a part of the refrigerant flowing toward the heat supply means (180) along the first bypass line (R1) Off
상기 온오프 밸브(195)는 제습모드시 개방됨으로써, 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)측으로 흐르는 냉매 중 일부는 수냉식 열교환기(181)를 통과하면서 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하게 된다.The on-off
이로인해, 상기 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 제습이 이루어지게 되고, 다시말해 제1,2난방모드와 같은 히트펌프 모드 작동 중에도 상기 분기라인(R4)을 통해 차실내 제습을 수행할 수 있는 것이다.Accordingly, the air flowing inside the
한편, 외기온도가 영하인 조건에서 작동하는 제2난방모드시 및 제2난방모드 중 제습모드시에는 실내공기의 열원을 회수하여 난방성능을 향상할 수 있도록, 공조케이스(150)의 공기유입모드를 내기유입모드로 작동시켜 상기 공조케이스(150)내로 내기가 유입되도록 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the second heating mode and the dehumidifying mode among the second heating modes operating under the condition of the outside temperature, the air inflow mode of the
그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.An
상기 어큐뮬레이터(170)는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.The
그리고, 본 발명의 히트 펌프 시스템을 제어하도록 제어부(미도시)가 구비되는데, 상기 제어부는, 히트펌프 모드시, 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상이고, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하일 경우, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어(제상모드)하게 된다.In addition, a control unit (not shown) is provided to control the heat pump system of the present invention. In the heat pump mode, the control unit may have a difference between a vehicle outside temperature and a refrigerant temperature at the outlet side of the
이때, 상기 제어부는, 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃ 이상이고, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하일 경우, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하게 된다.At this time, the control unit, if the difference between the outside temperature of the vehicle and the refrigerant temperature of the outlet side of the
다시말해, 히트펌프 모드시 증발기 역할을 하는 상기 실외열교환기(130)의 표면이 빙점이하로 떨어지게 되면 실외열교환기(130)의 표면에 착상이 발생하기 시작하며, 이때 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃ 이상에서 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 인지하게 되는 것이다.In other words, when the surface of the
또한, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력를 확인하여 기준값 이하일 경우 이를 기준으로 착상을 판단할 수 있는데, 도 7에는 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 도시되지 않았지만, 냉매압력과 냉매온도는 밀접한 관련이 있으므로 도 7에 도시된 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매온도를 참조하여 냉매압력을 예측할 수 있는 것이다.In addition, when the inlet-side refrigerant pressure of the
물론, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력 대신 냉매온도를 확인하여 기준값 이하일 경우 이를 기준으로 착상을 판단할 수도 있다.Of course, if the refrigerant temperature is less than the reference value by checking the refrigerant temperature instead of the inlet refrigerant pressure of the
도 7은, 외기온도가 0℃ 일 때의 실외열교환기 입,출구측 냉매온도, 압축기 토출구측 냉매압력 및 온도, 외기온도-실외열교환기 출구측 냉매온도를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the outdoor heat exchanger inlet / outlet side refrigerant temperature, the compressor discharge port side refrigerant pressure and temperature, and the outside air temperature to the outdoor heat exchanger outlet side refrigerant temperature when the outside air temperature is 0 ° C.
보는 바와 같이, 상기 시스템의 열원으로 전장 폐열(전장품 폐열) 및 내기 20%가 공급되는 경우에는, 시스템에 충분한 열원이 공급되므로 인해 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생하지 않으며,As can be seen, when the electric field waste heat (electric equipment waste heat) and the
상기 전장 폐열 및 내기 0%인 경우에는, 내기가 0%이더라도 전장 폐열이 공급되므로 인해 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생하지 않는다. 물론 이경우에는 내기가 20% 공급되는 경우 보다는 압축기(100)의 토출구측 냉매압력 및 온도가 감소하여 시스템의 난방성능도 감소함을 알 수 있다.In the case where the electric field waste heat and the bet is 0%, even though the bet is 0%, the electric field waste heat is supplied so that no frosting occurs in the
계속해서, 상기 전장 폐열이 차단된 경우에는, 압축기(100)의 토출구측 냉매압력 및 온도가 더욱 감소함과 아울러 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이도 점차 증가하게 되면서 상기 실외열교환기(130)의 표면에 착상이 시작되게 된다.Subsequently, when the electrical waste heat is shut off, the pressure and temperature of the refrigerant at the discharge port side of the
이때, 상기 실외열교환기(130)의 표면에 착상이 발생한 후에 추가적인 열원이 시스템에 공급되지 않는다면, 다시말해 제상제어를 수행하지 않는다면, 착상이 지속적으로 확대되어 실외열교환기(130)가 흡열을 하지 못하게 되고, 결국 시스템내의 냉매 온도 및 압력이 낮아지면서 실내로 토출되는 공기의 온도가 떨어져 난방성능이 저하됨은 물론 압축기(100)내로 액냉매가 유입될 수 있어 시스템의 안정성도 떨어지게 된다.At this time, if no additional heat source is supplied to the system after the occurrence of the frost on the surface of the
계속해서 도 7을 참조하면, 상기 전장 폐열이 차단되어 상기 실외열교환기(130)의 표면에 착상이 시작된 이후, 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃이상이고, 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하 일 때, 상기 제어부는 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상제어하게 된다.Referring to FIG. 7, after the electric field waste heat is blocked to start implantation on the surface of the
도 7에서 보면, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 시작된 후, 상기 제어부가 착상을 인지하고, 이후 제상제어의 일환으로 내기 30%를 공급한 결과, 압축기(100)의 토출구측 냉매압력 및 온도가 상승하여 난방성능도 상승하게 됨을 알 수 있다. 그러나, 아직은 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃이상이므로 상기 제어부는 전장 폐열을 인가하여 제상제어를 수행하게 된다.Referring to FIG. 7, after the start of implantation in the
상기 전장 폐열을 인가하여 제상제어를 수행하게 되면, 상기 압축기(100)의 토출구측 냉매압력 및 온도가 급격하게 상승하게 되면서 상기 실외열교환기(130)로 유입되는 냉매의 온도도 상승하여 실외열교환기(130)의 제상이 시작되게 된다. 이때, 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이는 점차 감소하면서 10℃미만으로 내려가게 된다.When defrosting control is performed by applying the electric field waste heat, the refrigerant pressure and temperature of the discharge port side of the
이처럼, 상기 제어부는 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 인지하면, 상기 제상제어를 통해 시스템의 냉매압력 및 온도를 상승시키는 제상제어를 하게 되며, 이로인해 시스템의 난방성능과 시스템의 안정성을 향상하게 되는 것이다.As such, when the controller recognizes that the frost has occurred in the
한편, 상기 제어부를 통한 제상제어 방법으로는, 상기 전장 폐열을 인가하는 방법 뿐만 아니라, 상기 시스템의 압축기(100) 회전수(RPM)를 감소 제어하여 시스템의 냉매유량을 감소시킴으로써 시스템의 냉매 압력 및 온도를 상승시킬 수 있고, 또는, 상기 공조케이스(150)의 내기유입모드를 통한 내기를 공급하고 풍량을 증가하도록 제어하여 시스템의 냉매 온도를 상승시킬 수도 있다.On the other hand, as the defrosting control method through the control unit, as well as the method of applying the electric field waste heat, the refrigerant pressure of the system by reducing the refrigerant flow rate of the system by controlling the rotation speed (RPM) of the compressor (100) of the system and The temperature may be increased, or the refrigerant temperature of the system may be increased by supplying the air through the air inflow mode of the
물론, 상기의 제상제어 방법 뿐만 아니라 시스템의 냉매 압력 및 온도를 상승시키기 위한 다양한 방법을 사용할 수 있다.Of course, various methods for increasing the refrigerant pressure and temperature of the system as well as the above defrosting control method can be used.
아울러, 상기 제어부는, 제상 제어시 난방 열원이 부족할 경우 상기 전기 가열식 히터(115)의 용량을 증대하는 제어를 할 수 있다.
In addition, the control unit may control to increase the capacity of the
이하, 도 8을 참조하여 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, the control method of the vehicular heat pump system will be described with reference to FIG.
먼저, 상기 시스템이 히트펌프 모드인지를 판단하는 제1단계(S1)를 진행한다.First, a first step S1 of determining whether the system is a heat pump mode is performed.
여기서, 상기 히트펌프 모드는, 상기 실외열교환기(130)가 증발기 역할을 하는 난방모드로서, 제1난방모드와, 제1난방모드의 제습모드가 있다.The heat pump mode is a heating mode in which the
상기 제1단계(S1)의 판단결과, 히트펌프 모드이면, 차량 외기온도와 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상인지를 판단하는 제2단계(S2)를 진행한다.As a result of the determination in the first step S1, if the heat pump mode, the second step (S2) of determining whether the difference between the vehicle outside temperature and the refrigerant temperature of the outlet side of the
즉, 상기 제2단계(S2)에서는, 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃ 이상인지를 판단하는 단계이다.That is, in the second step (S2), it is a step of determining whether the difference between the vehicle outside temperature and the refrigerant temperature of the outlet side of the
다시말해, 히트펌프 모드시 증발기 역할을 하는 상기 실외열교환기(130)의 표면이 빙점이하로 떨어지게 되면 실외열교환기(130)의 표면에 착상이 발생하기 시작하며, 이때 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃ 이상에서 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판단하게 되는 것이다.In other words, when the surface of the
상기 제2단계(S2)에서 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃ 이상이 아니면 상기 제1단계(S1)로 리턴한다.If the difference between the vehicle outdoor air temperature and the outlet refrigerant temperature of the
계속해서, 상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 즉, 10℃ 이상이면, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하인지를 판단하는 제3단계(S3)를 진행한다.Subsequently, as a result of the determination in the second step S2, when the difference between the vehicle outside air temperature and the exit refrigerant temperature of the
상기 제3단계(S3)는, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력를 확인하여 기준값 이하일 경우 이를 기준으로 착상을 판단할 수 있는데, 도 7에는 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 도시되지 않았지만, 냉매압력과 냉매온도는 밀접한 관련이 있으므로 도 7에 도시된 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매온도를 참조하여 냉매압력을 예측할 수 있는 것이다.In the third step (S3), if the pressure of the inlet side of the
물론, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력 대신 냉매온도를 확인하여 기준값 이하일 경우 이를 기준으로 착상을 판단할 수도 있다.Of course, if the refrigerant temperature is less than the reference value by checking the refrigerant temperature instead of the inlet refrigerant pressure of the
상기 제3단계(S3)에서 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하가 아니면 상기 제1단계(S1)로 리턴한다.If the inlet refrigerant pressure of the
계속해서, 상기 제3단계(S3)의 판단결과, 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하이면, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하는 제4단계(S4)를 진행한다.Subsequently, when the determination result of the third step S3 indicates that the inlet refrigerant pressure of the
상기 제4단계(S4)는, 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃ 이상이고(제2단계), 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하이면(제3단계), 즉, 제2단계(S2) 및 제3단계(S3)를 모두 만족할 경우에 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하게 되는 것이다.In the fourth step S4, the difference between the vehicle outside temperature and the refrigerant temperature of the outlet side of the
이때, 상기 제4단계에서 제상 제어시에는, 상기 시스템의 냉매압력 및 온도를 상승시키도록 시스템을 제어하게 된다. 더욱 바람직하게는 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력 및 온도를 상승시키도록 시스템을 제어하는 것이다.At this time, during the defrost control in the fourth step, the system is controlled to increase the refrigerant pressure and temperature of the system. More preferably, the system is controlled to increase the inlet refrigerant pressure and temperature of the
상기 제상 제어로는, 전장폐열 인가, 내기 공급, 압축기(100) 회전수 감소제어 등을 적절히 조합하여 시스템을 제어할 수 있으며, 상기의 방법 외에도 시스템의 냉매압력 및 온도를 상승시키도록 다양한 방법을 사용할 수 있다.As the defrosting control, the system can be controlled by appropriately combining the electric field waste heat application, the supply of the internal air, the control of the rotation speed of the
한편, 상기 제4단계(S4)를 진행 한 후, 상기 실외열교환기(130)의 제상이 완료되었는지를 판단하여, 완료되었으면 상기 제1단계(S1)로 리턴하는 제5단계(S5)를 진행한다.On the other hand, after the fourth step (S4), it is determined whether the defrost of the
상기 제5단계(S5)에서 상기 실외열교환기(130)의 제상이 완료되지 않았으면 제4단계(S4)로 리턴한다.
If the defrost of the
이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the vehicle heat pump system according to the present invention will be described.
가. 에어컨 모드(냉방 모드)(도 2)end. Air conditioning mode (cooling mode) (Fig. 2)
에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 도 2와 같이, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 폐쇄되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 제2바이패스라인(R2)도 폐쇄되며, 상기 제3방향전환밸브(193)는 팽창라인(R3)을 폐쇄하게 된다.In the air conditioner mode (cooling mode), as shown in FIG. 2, the first bypass line R1 is closed through the first
또한, 상기 열공급수단(180)의 수냉식 열교환기(181)로는 전장품(200)을 순환하는 냉각수가 공급되지 않는다.The cooling water circulating through the
한편, 최대 냉방시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 통과하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 냉각된 후 실내열교환기(110)를 바이패스 하여 차실내로 공급됨으로써, 차실내를 냉방하게 된다.On the other hand, at the time of maximum cooling, the
계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.
상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)로 공급된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
상기 실내열교환기(110)로 공급된 냉매는, 도 2와 같이 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)측 통로를 폐쇄하고 있으므로 공기와 열교환하지 않고 곧바로 상기 실외열교환기(130)로 유동하게 된다.The refrigerant supplied to the
상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 외기와 열교환하게 되면서 응축되며, 이로인해 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.The refrigerant flowing into the
한편, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)는 모두 응축기 역학을 하게 되지만, 외기와 열교환하는 상기 실외열교환기(130)에서 주로 냉매가 응축되게 된다.On the other hand, both the
계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제1팽창수단(140)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant passing through the
상기 증발기(160)로 유입된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 되며, 이처럼 냉각된 공기가 차량 실내로 공급되어 냉방하게 된다.The refrigerant flowing into the
이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant discharged from the
나. 히트펌프 모드 중 제1난방모드(도 3)I. In the first heating mode (FIG. 3) of the heat pump mode,
히트펌프 모드 중 제1난방모드는, 외기온도가 영상인 조건에서 작동하며, 외기와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 3과 같이, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방되어, 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로는 냉매가 공급되지 않는다.The first heating mode of the heat pump mode is a mode that operates under the condition that the outside temperature is an image, and uses waste heat of the outside and the vehicle
또한, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 제2바이패스라인(R2)이 폐쇄되고, 상기 제3방향전환밸브(193)를 통해 상기 팽창라인(R3)이 개방된다.In addition, the second bypass line R2 is closed through the
한편, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 열공급수단(180)인 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 공급되게 된다.On the other hand, the cooling water heated by the vehicle
그리고, 제1난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the first heating mode, the
계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.
상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the
계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제3방향전환밸브(193)을 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 제2팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 증발기 역할을 하는 실외열교환기(130)로 공급된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the
상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 외기와 열교환하면서 증발한 후 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.The refrigerant supplied to the
상기 제1난방모드 작동 중, 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 10℃ 이상이고, 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하이면, 상기 제어부는 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하는 제상 모드를 수행하게 된다.If the difference between the vehicle outdoor air temperature and the outlet refrigerant temperature of the
상기 제상 모드시에는, 전장폐열 인가, 공조케이스(150)에 내기 공급, 압축기(100) 회전수 감소제어 등 시스템의 냉매압력 및 온도를 상승시키는 제어를 수행하게 된다.
In the defrost mode, the control of raising the refrigerant pressure and temperature of the system, such as applying the electric field waste heat, supplying the air to the
다. 히트펌프 모드의 제1난방모드 중 제습모드(도 4)All. In the first heating mode of the heat pump mode (Fig. 4)
히트펌프 모드의 제1난방모드 작동 중 제습모드는, 도 3의 제1난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode during the first heating mode operation of the heat pump mode is activated when the room dehumidification is required during operation in the first heating mode of FIG.
따라서, 도 3의 제1난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the portions different from the first heating mode of FIG. 3 will be described.
상기 제습모드시에는, 제1난방모드 상태에서 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 추가로 개방되게 된다.During the dehumidification mode, the branch line R4 is further opened through the on-off
그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the dehumidifying mode, the
이때, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각성능도 낮아 실내온도 변화를 최소화하게 되고, 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습은 원활하게 이루어진다.At this time, since the amount of the refrigerant supplied to the
계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.
상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120), 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매 중 일부는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발되고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.The refrigerant passing through the
상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the
이후, 상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant having passed through the water-cooled
라. 히트펌프 모드 중 제2난방모드(도 5)la. In the second heating mode of the heat pump mode (Fig. 5)
히트펌프 모드 중 제2난방모드는, 외기온도가 영하인 조건에서 작동하며, 실내공기(내기유입모드)와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 5와 같이, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)이 개방된다.The second heating mode of the heat pump mode is a mode in which the outdoor air is operated under the condition of zero temperature and uses waste heat of the indoor air (pump inflow mode) and the vehicle
또한, 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 폐쇄되고, 상기 제3방향전환밸브(193)를 통해 상기 팽창라인(R3)이 개방되며, 상기 공조케이스(150)내로 내기를 유입하도록 내기유입모드로 전환된다.In addition, the branch line R4 is closed through the on / off
한편, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 열공급수단(180)인 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 공급되게 된다.On the other hand, the cooling water heated by the vehicle
그리고, 제2난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the second heating mode, the
계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.
상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the
계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제3방향전환밸브(193)을 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 제2팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 제2바이패스라인(R2)으로 유동하게 되면서 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하게 된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the
이후, 상기 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매는, 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Thereafter, the refrigerant passing through the second bypass line R2 passes through the first bypass line R1 by the first
마. 히트펌프 모드의 제2난방모드 중 제습모드(도 6)hemp. In the second heating mode of the heat pump mode (Fig. 6)
히트펌프 모드의 제2난방모드 중 제습모드는, 도 5의 제2난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode of the second heating mode of the heat pump mode is operated when the room dehumidification is required during the operation of the second heating mode of Fig.
따라서, 도 5의 제2난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the parts different from the second heating mode in Fig. 5 will be described.
상기 제습모드시에는, 제2난방모드 상태에서 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 추가로 개방되게 된다.During the dehumidification mode, the branch line R4 is further opened through the on-off
그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the dehumidifying mode, the
이때, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각성능도 낮아 실내온도 변화를 최소화하게 되고, 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습은 원활하게 이루어진다.At this time, since the amount of the refrigerant supplied to the
계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.
상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120), 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매는 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매 중 일부는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발되고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.The refrigerant passing through the
상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the
이후, 상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Then, the refrigerant having passed through the water-cooled
100: 압축기 110: 실내열교환기
115: 전기 가열식 히터
120: 제2팽창수단 121: 오리피스
130: 실외열교환기 140: 제1팽창수단
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
180: 열공급수단 181: 수냉식 열교환기
181a: 냉매 열교환부 181b: 냉각수 열교환부
191: 제1방향전환밸브 192: 제2방향전환밸브
193: 제3방향전환밸브 195: 온오프 밸브
200: 전장품
R: 냉매순환라인 R1: 제1바이패스라인
R2: 제2바이패스라인 R3: 팽창라인
R4: 분기라인100: compressor 110: indoor heat exchanger
115: Electric heater
120: second expansion means 121: orifice
130: outdoor heat exchanger 140: first expansion means
150: air conditioning case 151: temperature control door
160: Evaporator 170: Accumulator
180: Heat supply unit 181: Water-cooled heat exchanger
181a:
191: first direction switching valve 192: second direction switching valve
193: third direction switching valve 195: on-off valve
200: electronics
R: refrigerant circulation line R1: first bypass line
R2: second bypass line R3: inflation line
R4: Branch Line
Claims (8)
상기 제1팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하는 제1바이패스라인(R1)과,
히트펌프 모드시, 차량 외기온도와 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상이고, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하일 경우, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.Installed on the refrigerant circulation line (R), respectively, the compressor 100 for compressing and discharging the refrigerant, and is installed in the air conditioning case 150 is discharged from the air in the air conditioning case 150 and the compressor 100 An indoor heat exchanger (110) for exchanging the refrigerant, an evaporator (160) installed inside the air conditioning case (150) for exchanging air in the air conditioning case (150) and the refrigerant supplied to the compressor (100), and Is installed outside the air conditioning case 150 on the outdoor heat exchanger 130 for heat exchange between the refrigerant circulating the refrigerant circulation line (R) and the outside air, and on the refrigerant circulation line (R) of the inlet side of the evaporator (160) A second expansion means installed on the refrigerant expansion line R provided between the first expansion means 140 and the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 to expand the refrigerant ( 120. A vehicle heat pump system comprising:
The refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is installed to connect the inlet refrigerant circulation line R of the first expansion means 140 and the outlet refrigerant circulation line R of the evaporator 160. A first bypass line R1 for selectively bypassing the first expansion means 140 and the evaporator 160,
In the heat pump mode, when the difference between the vehicle outside air temperature and the outlet refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger 130 is equal to or greater than a predetermined temperature, and the inlet refrigerant pressure of the outdoor heat exchanger 130 is equal to or less than a reference value, the outdoor heat exchanger ( And a control unit for controlling defrosting of the system by determining that an implantation has occurred at 130).
상기 소정 온도는 10℃ 인 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
The predetermined temperature is 10 ° C vehicle heat pump system, characterized in that.
상기 제어부는, 상기 제상 제어시 상기 시스템의 냉매압력 및 온도를 상승시키도록 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
The control unit, the vehicle heat pump system, characterized in that for controlling the system to increase the refrigerant pressure and temperature of the system during the defrost control.
상기 제1바이패스라인(R1)상에는 제1바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매에 차량 전장품(200)의 폐열을 공급하는 열공급수단(180)이 설치되고,
상기 열공급수단(180)은, 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(181a)와, 상기 냉매 열교환부(181a)의 일측에 열교환 가능하게 구비되어 상기 차량 전장품(200)을 순환하는 냉각수가 유동하는 냉각수 열교환부(181b)로 구성된 수냉식 열교환기(181)를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
On the first bypass line (R1) is provided a heat supply means 180 for supplying waste heat of the vehicle electronics 200 to the refrigerant flowing along the first bypass line (R1),
The heat supply unit 180 includes a refrigerant heat exchanging unit 181a through which the refrigerant flowing through the first bypass line R1 flows and a refrigerant heat exchanging unit 181a provided at one side of the refrigerant heat exchanging unit 181a, And a cooling water heat exchanger (181b) through which cooling water circulating through the cooling water heat exchanger (200) flows.
상기 시스템이 히트펌프 모드인지를 판단하는 제1단계(S1)와,
상기 제1단계(S1)의 판단결과, 히트펌프 모드이면, 차량 외기온도와 실외열교환기(130)의 출구측 냉매온도의 차이가 소정 온도 이상인지를 판단하는 제2단계(S2)와,
상기 제2단계(S2)의 판단결과, 소정 온도 이상이면, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매압력이 기준값 이하인지를 판단하는 제3단계(S3)와,
상기 제3단계(S3)의 판단결과, 기준값 이하이면, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 것으로 판정하여 상기 시스템을 제상 제어하는 제4단계(S4)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.In the control method of a vehicle heat pump system,
A first step (S1) of determining whether the system is in a heat pump mode;
As a result of the determination in the first step (S1), in the heat pump mode, the second step (S2) of determining whether the difference between the vehicle outside temperature and the refrigerant temperature of the outlet side of the outdoor heat exchanger 130 is more than a predetermined temperature;
A third step S3 of determining whether the refrigerant pressure of the inlet side of the outdoor heat exchanger 130 is equal to or less than a reference value when the determination result of the second step S2 is greater than or equal to a predetermined temperature;
And a fourth step (S4) for determining defrosting in the outdoor heat exchanger (130) and defrosting the system if the result of the determination in the third step (S3) is less than a reference value A method of controlling a heat pump system.
상기 제2단계(S2)의 소정 온도는 10℃ 인 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.The method of claim 5, wherein
The predetermined temperature of the second step (S2) is a control method of a vehicle heat pump system, characterized in that 10 ℃.
상기 제4단계(S4)는, 상기 제상 제어시 상기 시스템의 냉매압력 및 온도를 상승시키도록 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.The method of claim 5, wherein
The fourth step (S4), the control method of the vehicle heat pump system, characterized in that for controlling the system to increase the refrigerant pressure and temperature of the system during the defrost control.
상기 제4단계(S4)를 진행 한 후, 상기 실외열교환기(130)의 제상이 완료되었는지를 판단하여, 완료되었으면 상기 제1단계(S1)로 리턴하는 제5단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.The method of claim 5, wherein
After performing the fourth step (S4), it is determined whether the defrost of the outdoor heat exchanger 130 is completed, and if the completion further comprises a fifth step (S5) to return to the first step (S1). Control method of a vehicle heat pump system, characterized in that.
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KR20190047198A (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-08 | 한온시스템 주식회사 | Heat pump system for vehicle and control method |
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