KR20190047198A - 차량용 히트 펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

차량용 히트 펌프 시스템 및 이의 제어방법이 개시된다. 본 발명은 냉각수순환라인에 설치되는 냉각수온도센서, 상기 실외열교환기의 출구 측에 설치되는 냉매온도센서 및 차량 외부의 공기 온도를 센싱하는 외기온도센서를 구비하여, 제어부에서 상술한 온도센서를 비교함으로써 냉각수의 열원의 조건을 파악하고, 이에 따라 실외열교환기의 바이패스를 판별할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어 방법을 제공한다.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD}

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실외열교환기에서 발생하는 냉매의 압력 손실을 사전에 방지하고, 냉각수의 열원만을 회수하여 안정적인 히트펌프 작동을 가능하게 하는 차량용 히트 펌프 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

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.

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.

이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 실내열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 실내열교환기(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 증발기(60)와, 상기 증발기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 증발기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기(50)와, 상기 증발기(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.

도 1 중 도면부호 10은 상기 실내열교환기(32)와 증발기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.

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 실내열교환기(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 실내열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.

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 실내열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(32), 제1바이패스밸브(36), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 증발기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 증발기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 실내열교환기(32)는 히트펌프 모드 시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.

그러나, 상기 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 히트펌프 모드(난방모드)시 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치된 실내열교환기(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,

이때, 상기 실외열교환기(48)로 유입되는 냉매의 온도가 외기온도 보다 높을 경우, 다시말해 외기온도가 냉매온도 보다 낮을 경우에는, 외기로부터 열을 흡수(흡열)하지 못함은 물론 상기 실외열교환기(48)에 착상이 발생하는 등 실외열교환기(48)의 열교환 효율이 떨어지게 되고, 이로인해 히트 펌프 시스템의 난방성능 및 효율도 떨어지는 문제가 있었다.

상기의 문제를 해결하기 위해 본 발명의 출원인이 선출원한 특허공개번호 제10-2012-0103054호 차량용 히트 펌프 시스템을 도 2를 참조하여 간략히 설명하면,

냉매 순환라인(91)상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(70)와,

공조케이스(80)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(70)의 출구측 냉매 순환라인(91)과 연결되어 상기 공조케이스(80)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(70)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기(71)와, 상기 공조케이스(80)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(70)의 입구측 냉매 순환라인(91)과 연결되어 상기 공조케이스(80)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(70)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기(75)와, 상기 공조케이스(80)의 외부에 설치되어 상기 냉매 순환라인(91)을 순환하는 냉매와 실외공기를 열교환시키는 실외열교환기(73)와, 상기 실외열교환기(73)의 입구측 냉매 순환라인(91)상에 설치되어 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(73)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1팽창수단(72)과, 상기 증발기(75)의 입구측 냉매 순환라인(91)상에 설치되어 상기 증발기(75)로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단(74)과, 상기 제2팽창수단(74)의 입구측 냉매 순환라인(91)과 상기 증발기(75)의 출구측 냉매 순환라인(91)을 연결하도록 설치되어 순환 냉매가 상기 제2팽창수단(74) 및 증발기(75)를 바이패스하도록 하는 제1바이패스라인(92)과, 상기 제1바이패스라인(92)과 상기 냉매 순환라인(91)의 분기지점에 설치되어 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(73)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(92) 또는 상기 제2팽창수단(74)으로 흐로도록 냉매 흐름방향을 전환하는 제1방향전환밸브(90)를 포함하여 이루어진다.

또한, 히트펌프 모드에서 차실내 제습을 위해, 상기 제1바이패스라인(92)을 유동하는 냉매 중 일부를 상기 증발기(75)측으로 유동시키도록 상기 제1바이패스라인(92)과 상기 증발기(75)의 입구측 냉매 순환라인(91)을 연결하는 제습라인(94)이 설치되고, 상기 제습라인(94)상에는 온오프밸브(94a)가 설치된다. 아울러, 상기 제1팽창수단(72)을 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(73)를 바이패스하도록 제2바이패스라인(93)이 설치된다.

따라서, 실외온도가 영하인 조건 또는 상기 실외열교환기(73)에 착상이 발생하는 조건에서는 상기 제2바이패스라인(93)을 통해 냉매가 실외열교환기(73)를 바이패스하므로 저온의 실외공기 영향을 최소화함은 물론 열공급수단(76)을 통해 전장품의 폐열을 회수하므로 히트펌프 시스템의 원활한 작동 및 난방성능을 향상하는 것이다.

또한, 히트펌프 모드시 차실내 제습이 필요한 경우에는 상기 제습라인(94)의 온오프밸브(94a)를 개방하게 되고, 따라서 상기 제1팽창수단(72)에서 팽창한 냉매가 상기 실외열교환기(73)를 거쳐 상기 제1바이패스라인(92)으로 유동하게 되고, 이때 상기 제1바이패스라인(92)으로 유동하는 냉매의 일부가 상기 제습라인(94)으로 분기되어 상기 증발기(75)측으로 공급됨으로써 차실내 제습을 수행하게 된다.

그러나, 종래의 차량용 히트 펌프 시스템은 실외온도가 영하이거나, 또는 단순히 실외열교환기(73)의 일측에 냉매온도와 실외온도를 비교하여 냉매를 실외열교환기(73)에서 바이패스하는 단순한 방법만을 사용하므로, 히트펌프 시스템의 다양한 상황을 충족시키지 못하고 이에 따른 고장이나, 성능 저하 등의 문제점이 나타나고 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉각수순환라인에 설치되는 냉각수온도센서, 상기 실외열교환기의 출구 측에 설치되는 냉매온도센서 및 차량 외부의 공기 온도를 센싱하는 외기온도센서를 구비하여, 제어부에서 상술한 온도센서를 비교함으로써 냉각수의 열원의 조건을 파악하고, 이에 따라 실외열교환기의 바이패스를 판별할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기; 공조케이스의 내부에 설치되어 상기 공조케이스내 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환하는 실내열교환기; 상기 공조케이스의 내부에 설치되어 상기 공조케이스내 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환하는 증발기; 상기 공조케이스의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 외기를 열교환하는 실외열교환기; 상기 실내열교환기와 실외열교환기 사이의 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단; 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단; 상기 제2팽창수단의 입구측 냉매순환라인과 상기 증발기의 출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어 냉매가 제2팽창수단 및 증발기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인; 상기 제1팽창수단의 출구측 냉매순환라인과 상기 실외열교환기의 출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어 냉매가 실외열교환기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인; 냉각수순환라인에 설치되는 냉각수온도센서; 상기 실외열교환기의 출구 측에 설치되는 냉매온도센서; 차량 외부의 공기 온도를 센싱하는 외기온도센서 및 상기 센서에 의해 센싱된 온도값을 비교하여 냉매를 상기 바이패스라인으로 상기 실외열교환기를 바이패스 여부를 판별하는 제어부를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공한다.

또한 상기 제어부는, 냉각수온도값과 외기온도값을 비교하여 냉각수온도값이 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 작다고 판단하면 기존의 로직으로 작동하도록 제어할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 냉각수온도값과 외기온도값을 비교하여 냉각수온도값이 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 크거나 같다고 판단하면, 냉매온도값이 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 작은지 판단하고, 작다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하게 하고, 크거나 같다고 판단하면 상기 실외열교환기를 바이패스하도록 제2방향전환밸브를 제어할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 냉각수온도값과 외기온도값을 비교하여 냉각수온도값이 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 크거나 같다고 판단하면, 냉매온도값이 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 작은지 판단하고, 작다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하게 하고, 크거나 같다고 판단하면 상기 실외열교환기를 바이패스하도록 제2방향전환밸브를 제어하고, 이 후 냉각수온도값이 외기온도값에 비하여 기 설정된 온도보다 작다고 판단하면, 상기 실외열교환기를 바이패스하도록 유지시키고, 상기 설정된 온도보다 크거나 같다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하도록 제어할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기; 공조케이스의 내부에 설치되어 상기 공조케이스내 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기; 상기 공조케이스의 내부에 설치되어 상기 공조케이스내 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기; 상기 공조케이스의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키는 실외열교환기; 상기 실내열교환기와 실외열교환기 사이의 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단; 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단; 상기 제2팽창수단의 입구측 냉매순환라인과 상기 증발기의 출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어 냉매가 제2팽창수단 및 증발기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인; 상기 제1팽창수단의 출구측 냉매순환라인과 상기 실외열교환기의 출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어 냉매가 실외열교환기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인; 냉각수순환라인에 설치되어 냉각수온도값을 측정하는 냉각수온도센서; 상기 실외열교환기의 출구 측에 설치되어 냉매온도값을 측정하는 냉매온도센서 및 차량 외부의 공기 온도를 센싱하여 외기온도값을 측정하는 외기온도센서를 포함하고, 상기 냉각수온도값과 상기 외기온도값을 비교하여 상기 냉각수온도값이 상기 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 작다고 판단하면 기존의 로직으로 작동하는 단계; 냉매온도값이 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 작다고 판단하면 기존의 로직으로 작동하는 단계; 상기 S200단계에서 냉매온도값이 외기온도값에 비하여 기설정된 온도보다 크거나 같다고 판단되면 실외열교환기를 바이패스하는 단계 및 냉각수온도값이 외기온도값에 비하여 기 설정된 온도보다 작다고 판단하면, 상기 실외열교환기를 바이패스하는 단계를 유지시키고, 상기 설정된 온도보다 크거나 같다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하는 단계를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법을 제공한다.

또한 상기 냉각수순환라인은, 상기 냉매순환라인과 연결되어 냉매와 냉각수를 열교환하는 열공급수단을 포함할 수 있다.

또한 상기 냉각수순환라인은, 전장품 및 배터리를 더 포함하고, 상기 열공급수단은, 전장품 또는 배터리의 폐열을 상기 바이패스라인을 흐르는 냉매와 열교환할 수 있다.

또한 상기 냉각수순환라인은, 차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 냉각수 히터를 작동시킴으로써 배터리를 가열시키거나, 또는 냉매의 회수 열량이 부족할 경우 회수 열량을 보충해주는 냉각수 히터가 구비될 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 차량용 히트 펌프 시스템 및 이의 제어방법에 의하면, 실외열교환기에서 발생하는 냉매의 압력 손실을 사전에 방지하고, 냉각수의 열원만을 회수하여 안정적인 히트펌프 작동을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한 냉각수의 열원의 에너지량이 감소할 경우, 다시 실외열교환기에 의한 공기 열원과 냉각수 열원을 동시에 사용하는 최대난방 모드로 복귀하여 히트펌프 작동 조건에 따라 최적의 조건을 선택적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한 냉각수 열원의 에너지량에 따라 실외열교환기에 의한 공기 열원 사용 유무를 선택적으로 사용할 수 있어 다양한 상황에 맞추어 난방을 수행할 수 있다. 즉, 실외열교환기에 의한 공기 열원의 사용 또는 미사용 조건을 상기 온도센서에 의한 실외온도, 냉각수온도 및, 냉매온도를 이용하여 판단할 수 있는 것이다.

또한 실외 온도가 영하이거나, 실외열교환기에 착상이 발생되는 경우가 아닌 경우에도 필요에 따라 실외열교환기에 의한 공기의 열원의 사용 여부를 결정할 수 있어 효율적인 관리가 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 종래의 차량용 히트펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템을 도시한 구성도이다.

먼저, 도 3과 같이, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 냉매순환라인(R)상에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 제1팽창수단(120)과, 실외열교환기(130)와, 제2팽창수단(140)과, 증발기(160)가 순차적으로 연결되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉매순환라인(R)상에는, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하는 바이패스라인(R1)과, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하는 보조 바이패스라인(R2)과, 제1팽창수단(120)의 후측에 위치되어 증발기(160)로 냉매가 곧바로 향하도록 설치되는 제습라인(R3)이 병렬로 연결 설치되며, 상기 바이패스라인(R1)의 분기지점에는 제1방향전환밸브(191)가 설치되고, 상기 보조 바이패스라인(R2)의 분기지점에는 제2방향전환밸브(192)가 설치되며, 상기 제습라인(R3)의 분기지점에는 2웨이 밸브(122)가 설치된다.

따라서, 에어컨 모드 시에는, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 제2팽창수단(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. 이 경우 상기 실외열교환기(130)는 상기 실내열교환기(110)와 같은 응축기 역할을 하게 된다.

또한 히트펌프 모드 시에는, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120), 실외열교환기(130), 바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)는 증발기 역할을 수행하며, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.

한편, 히트펌프 모드에서 차실내 제습 시에는 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 일부가 제습라인(R3)을 통해 증발기(160)로 공급되므로 차실내 제습을 수행하게 된다.

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.

이 경우 상기 냉매순환라인(R)상에 설치된 압축기(100)는 엔진(내연기관) 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.

상기 압축기(100)는, 에어컨 모드 시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입, 압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드 시에는 상기 실외열교환기(130)측에서 배출되어 바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입, 압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.

아울러, 히트펌프 모드 중 제습모드 시에는, 상기 바이패스라인(R1)과, 제습라인(R3)을 통해 증발기(160)로 동시에 냉매가 공급되므로, 이 경우 상기 압축기(100)는 상기 바이패스라인(R1)과 증발기(160)를 통과한 후 합류된 냉매를 흡입, 압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.

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.

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 유동하는 냉매를 열교환시키게 된다.

상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드 시 모두 응축기 역할을 하게 되고, 상기 증발기(160)는, 에어컨 모드 시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드 시에는 냉매가 공급되지 않아 작동이 정지되며, 제습모드 시에는 냉매가 일부 공급되어 증발기 역할을 수행하게 된다.

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.

따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드 시에는 상기 제2팽창수단(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.

상기 실내열교환기(110)가 응축기 역할을 수행하는 히트펌프 모드 시에는, 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 냉매가 상기 실내열교환기(110)로 공급되고, 이때 블로어를 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. 한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 크게 형성된다.

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.

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,

이때, 에어컨 모드 시, 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 모드 시에는 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되어, 모든 공기가 응축기 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 난방이 수행된다.

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.

여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 외기와 열교환시키게 된다. 상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드 시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 외기와 열교환하게 되면서 응축되게 된다. 히트펌프 모드 시에는 상기 실내열교환기(110)와 상반되는 증발기 역할을 하게 되는데, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 저온 냉매가 외기와 열교환되어 증발하게 된다.

그리고 상기 제1팽창수단(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.

상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 유동하게 되지만, 히트펌프 모드 시에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 곧바로 유동하여 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.

여기서, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드에 따라 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할은 제1방향전환밸브(191)를 통해 이루어진다.

상기 제1방향전환밸브(191)는, 상기 바이패스라인(R1)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 바이패스라인(R1) 또는 상기 제2팽창수단(140)으로 흐르도록 냉매 흐름방향을 전환하게 된다.

이때, 제1방향전환밸브(191)는, 에어컨 모드 시 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 흐르도록 방향을 전환하게 되고, 히트펌프 모드 시 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 제1팽창수단(120) 및 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 바이패스라인(R1)으로 흐르도록 방향을 전환하게 된다.

한편, 상기 제1방향전환밸브(191)는 상기 바이패스라인(R1)의 입구측 분기지점에 설치되며, 3웨이 밸브를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제1방향전환밸브(191) 뿐만아니라 제2방향전환밸브(192)도 3웨이 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 바이패스라인(R1)상에는 바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단(180)이 설치된다.

상기 열공급수단(180)은, 냉매순환라인(R) 및 냉각수순환라인(S)과 연결되어 냉매와 냉각수를 열교환 시킨다. 이 경우 상기 냉각수순환라인(S)에는 전장품(200)과, 배터리(210)가 연결되어 상기 열공급수단(180)에서 전장품(200) 및 배터리(210)의 폐열을 상기 바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매에 공급할 수 있다. 따라서, 히트펌프 모드 시 차량 전장품(200)과 배터리(210)의 폐열로 부터 열원을 회수함으로써 난방성능을 향상시킬 수 있는 것이다. 한편, 상기 차량 전장품(200)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터가 설치된다. 상기 어큐뮬레이터는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.

또한 상기 냉각수순환라인(S) 상에는 배터리(210)의 승온을 위한 냉각수 히터(115)가 설치될 수 있다. 즉, 차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 냉각수 히터(115)를 작동시킴으로써 배터리(210)를 가열시킬 수 있고, 또한 냉매의 회수 열량이 부족할 경우에도 상기 냉각수 히터(115)를 작동시킬 수 있다. 상기 냉각수 히터(115)로는 PTC히터를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 바이패스라인(R1)은, 상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하게 된다.

도면에서와 같이, 상기 바이패스라인(R1)은 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)와 병렬로 배치되는데, 즉, 상기 바이패스라인(R1)의 입구측은 상기 실외열교환기(130)와 제2팽창수단(140)을 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구측은 상기 증발기(160)와 압축기(100)를 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결된다.

또한, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 보조 바이패스라인(R2)으로 선택적으로 유동하도록 냉매의 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브(192)가 설치되는데, 상기 제2방향전환밸브(192)는 상기 보조 바이패스라인(R2)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 상기 실외열교환기(130) 또는 보조 바이패스라인(R2)으로 냉매가 흐르도록 냉매의 흐름방향을 전환하게 된다.

이때, 상기 제2방향전환밸브(192)는, 상기 실외열교환기(130)에 착상 발생시 또는 실외 온도가 0℃ 미만이면 상기 실외열교환기(130)가 외기로부터 흡열을 원활하게 하지 못하므로 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하게 된다.

한편, 상기 실외 온도 0℃를 반드시 기준으로 하지 않고, 상기 외기와 상기 실외열교환기(130)를 흐르는 냉매간에 열교환 효율이 좋은 경우에만 상기 실외열교환기(130)로 냉매가 통과하고 열교환 효율이 좋지 않은 경우에는 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하여 시스템의 난방성능 및 효율을 향상할 수 있다.

아울러, 상기 실외열교환기(130)에 착상 발생 시, 상기 보조 바이패스라인(R2)으로 냉매가 유동하여 실외열교환기(130)를 바이패스하게 되면, 착상을 지연시키거나 착상을 해소할 수 있다.

그리고, 냉매순환라인(R)상에는, 히트펌프 모드 시 차실내 제습을 수행할 수 있도록 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 일부를 상기 증발기(160)측으로 공급하는 제습라인(R3)이 설치된다.

이때, 차실내 제습을 위해서는 상기 증발기(160)측으로 저온 냉매를 공급해야 하므로 상기 제습라인(R3)은 상기 냉매순환라인(R)에서 저온 냉매가 순환하는 구간과 연결된다.

좀더 상세히 설명하면, 상기 제습라인(R3)은, 상기 제1팽창수단(120)을 통과한 저온 냉매의 일부를 상기 증발기(160)측으로 공급하도록 설치된다. 즉, 상기 제습라인(R3)은 상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치된다.

도면에서 보면, 상기 제습라인(R3)의 입구는 상기 제1팽창수단(120)과 상기 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)에 연결됨으로써, 상기 제1팽창수단(120)을 통과한 후 상기 실외열교환기(130)로 유입되기전의 냉매 일부가 상기 제습라인(R3)으로 유동하여 상기 증발기(160)측으로 공급되게 된다.

즉 차실내 제습모드 시, 상기 제1팽창수단(120)에 냉매가 통과된 후 상기 실외열교환기(130)로 유입되기 전의 냉매 일부를 상기 제습라인(R3)을 통해 증발기(160)측으로 공급하게 된다.

한편, 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템에서 냉각수순환라인(S) 상에는 전장품(200) 및 배터리(210)가 배치되어 난방모드 시 냉매의 회수 열원으로 전장품(200) 뿐만 아니라 배터리(210)의 폐열까지 활용하고 있다. 이 경우 기존의 전기차량과 달리 배터리 열관리 시스템이 구비된 전기차량에서는 충전 조건 및 주행 조건에 따라 냉각수 온도가 높게 형성된다. 이는 배터리(210)의 충전 상태에서 냉각수 히터(115)를 통하여 임의로 냉각수 온도를 상승시킬 수 있는 것으로, 이에 따라 차량용 히트 펌프 시스템에서 냉매의 회수 열량이 크게 증가될 수 있다. 상기 냉각수 히터(115)는 배터리(210)의 승온을 위해 구비되는 것으로, 냉각수 히터(115)는 냉각수의 온도를 높이고, 배터리 칠러에 의해 냉각수와 배터리(210)가 열교환되어 배터리(210)를 정상 작동 온도까지 올려주는 기능을 갖는다.

한편, 냉각수의 온도가 높으면, 실외열교환기(130)에서 흡열되는 공기열원의 에너지가 감소하거나, 공기 열원을 흡열하지 못하는 조건에서 냉매가 실외기를 통과하게 되어 실외열교환기(130)에서 흡열하여 이득이 되는 정도보다, 압력손실로 인한 손실이 되는 정도가 더 증가하게 되므로, 시스템 성능이 저감되는 경우가 발생되었다. 이에 실외열교환기(130)에서 공기측 에너지를 흡열하지 못하거나, 오히려 공기측으로 냉매의 에너지를 방열하는 조건 발생되는 것이다.

또한 히트펌프 시스템에서 냉매의 회수 열원 에너지가 크게 증가할 경우 히트펌프 시스템의 고압측 압력과 저압측 압력은 모두 상승하게 되는데, 이 경우 차량용 히트 펌프 시스템에 배터리 열관리 시스템을 도입함에 따라 냉각수의 열원 에너지가 특정 조건 이상으로 증가하게 되면, 저압측을 흐르는 냉매의 온도도 동시에 상승하게 되고, 이에 따라 냉매의 온도가 외기온과 유사해지거나, 냉매의 온도가 오히려 더 높아져 실외열교환기(130)에서의 열교환이 거의 일어나지 않으며, 더욱이 냉매의 압력 손실을 발생시키는 통로가 되는 현상이 종종 발견되었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 차량용 히트 펌프 시스템 및 이의 제어방법에서는 냉각수순환라인(S)에 설치되는 냉각수온도센서와, 상기 실외열교환기(130)의 출구 측에 설치되는 냉매온도센서 및, 차량 외부의 공기 온도를 센싱하는 외기온도센서를 구비하고, 제어부에서 상술한 온도센서의 센싱값을 비교하여 냉각수의 열원의 조건을 파악하고, 이에 따라 실외열교환기(130)의 바이패스를 판별할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템 및 이의 제어 방법을 제공한다. 즉 본 발명의 특징은 기존의 로직 이외에 특정한 상황의 경우에 상기 실외열교환기(130)를 바이패스를 할 수 있도록 하는 실외기 바이패스 모드를 추가로 구비하여 공조의 효율을 높일 수 있는 구성에 있는 것이다.

이 경우 기존의 로직이란, 종래에 차량용 히트 펌프 시스템에서 수행되어 왔던 방법으로 실외 온도가 영하이거나, 실외열교환기(130)에 착상이 발생되는 경우에만 실외열교환기(130)를 제2방향전환밸브(192)에 의해 냉매를 바이패스하였던 방법을 의미한다.

도 4는 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 3 및 도 4와 같이, 본 발명은 냉각수순환라인(S)에 설치되는 냉각수온도센서(A1)와, 실외열교환기(130)의 출구 측에 설치되는 냉매온도센서(A2) 및 차량 외부의 공기 온도를 센싱하는 외기온도센서(A3)를 포함하고, 각각의 센싱된 온도값(A1', A2', A3')은 제어부(300)로 전송된다.

상기 제어부(300)에서는 냉각수온도값(A1')과 외기온도값(A3')을 비교하여 냉각수온도값(A1')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C1)보다 크거나 같다고 판단하면, 다음 비교단계(S200)를 수행하고, 작다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하게 한다(S100).

즉 본 발명에 의한 냉각수순환라인(S)에 흐르는 냉각수는 전장폐열 및 배터리의 열원을 회수할 수 있기 때문에 냉각수온도값(A1')이 기설정된 온도(C1) 이상으로 높은 경우 수열원 열량이 충분하여 공기 열원의 회수가 불리할 수 있기 때문이다. 이 경우 상기 기 설정된 온도(C1)는 9도 내지 11도로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 일반적인 차량의 경우 평균적으로 전장폐열 및 배터리의 열원이 냉각수온도를 기 설정된 온도(C1) 만큼 가열할 수 있음을 의미한다.

이 후 상기 제어부(300)에서는 냉매온도값(A2')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C2)보다 크거나 같다고 판단하면, 다음 단계(S300)인 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제2방향전환밸브(192)를 제어한다. 또한 상기 제어부(300)에서는 냉매온도값(A2')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C2)보다 작다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하게 한다(S200).

즉 수열원이 과한 조건에서는 실외열교환기(130)측으로 냉매가 통과할 경우 열교환기가 아닌 단순 통로 역할을 하게 될 확률이 높아지고, 이로 인해 냉매의 단순 압력 손실을 발생시키는 통로로서의 부정적인 역할을 할 수 있기 때문이다. 이 경우 상기 기 설정된 온도(C2)는 2도 내지 4도로 설정되는 것이 바람직하다.

이 후 상기 제어부(300)에서는 실외열교환기(130)에 냉매를 바이패스하도록 제2방향전환밸브(192)를 전환조절하게 되고, 다음 단계(S400)를 수행하게 한다.

이 후 상기 제어부(300)에서는 냉각수온도값(A1')이 외기온도값(A3')에 비하여 기 설정된 온도(C3)보다 작다고 판단하면, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하는 S300 단계를 유지시키고, 상기 설정된 온도(C3)보다 크거나 같다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하게 한다(S400).

마찬가지로, 이 경우 상기 기 설정된 온도(C3)는 4도 내지 6도로 설정되는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템 및 이의 제어방법에 의하면 실외열교환기(130)에서 발생하는 냉매의 압력 손실을 사전에 방지하고, 냉각수의 열원만을 회수하여 안정적인 히트펌프 작동을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한 냉각수의 열원의 에너지량이 감소할 경우, 다시 실외열교환기(130)에 의한 공기 열원과 냉각수 열원을 동시에 사용하는 최대난방 모드로 복귀하여 히트펌프 작동 조건에 따라 최적의 조건을 선택적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한 냉각수 열원의 에너지량에 따라 실외열교환기(130)에 의한 공기 열원 사용 유무를 선택적으로 사용할 수 있어 다양한 상황에 맞추어 난방을 수행할 수 있다. 즉, 실외열교환기(130)에 의한 공기 열원의 사용 또는 미사용 조건을 상기 온도센서에 의한 실외온도, 냉각수온도 및, 냉매온도를 이용하여 판단할 수 있는 것이다.

또한 종래에 실외 온도가 영하이거나, 실외열교환기(130)에 착상이 발생되는 경우 실외열교환기(130)를 제2방향전환밸브(192)에 의해 바이패스하였으나, 실외 온도나 실외열교환기(130)의 착상이 아닌 경우에도 필요에 따라 실외열교환기(130)에 의한 공기의 열원의 사용 여부를 결정할 수 있어 효율적인 관리가 가능한 효과가 있다.

이 경우 추가적으로 배터리 표면온도를 센싱하기 위해 배터리의 일측에 구비된 온도센서를 활용할 수도 있다. 즉 실외열교환기(130)에 의한 공기 열원 사용 여부를 냉각수온도값(A1'), 냉매온도값(A2'), 외기온도값(A3') 및 배터리 온도를 이용하여 판단할 수도 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 차량용 히트 펌프 시스템 및 이의 제어방법에 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 압축기 110 : 실내열교환기
115 : 냉각수 히터 120 : 제1팽창수단
122 : 2웨이 밸브 130 : 실외열교환기
140 : 제2팽창수단 160 : 증발기
180 : 열공급수단 191 : 제1방향전환밸브
192 : 제2방향전환밸브 200 : 전장품
210 : 배터리 300 : 제어부
S : 냉각수순환라인 R : 냉매순환라인
R1 : 바이패스라인 R2 : 보조 바이패스라인
A1' : 냉각수온도값 A3' : 외기온도값
A2' : 냉매온도값

Claims (15)

1. 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100);
   공조케이스(150)의 내부에 설치되어 상기 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환하는 실내열교환기(110);
   상기 공조케이스(150)의 내부에 설치되어 상기 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환하는 증발기(160);
   상기 공조케이스(150)의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 외기를 열교환하는 실외열교환기(130);
   상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단(120);
   상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단(140);
   상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어 냉매가 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하도록 하는 바이패스라인(R1);
   상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어 냉매가 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하는 바이패스라인(R2);
   냉각수순환라인(S)에 설치되는 냉각수온도센서(A1);
   상기 실외열교환기(130)의 출구 측에 설치되는 냉매온도센서(A2);
   차량 외부의 공기 온도를 센싱하는 외기온도센서(A3) 및
   상기 센서(A1, A2, A3)에 의해 센싱된 온도값(A1', A2', A3')을 비교하여 냉매를 상기 바이패스라인(R1)으로 상기 실외열교환기(130)를 바이패스 여부를 판별하는 제어부(300)를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(300)는,
   냉각수온도값(A1')과 외기온도값(A3')을 비교하여 냉각수온도값(A1')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C1)보다 작다고 판단하면 기존의 로직으로 작동하도록 제어하는 차량용 히트 펌프 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 기설정된 온도(C1)는 9도 내지 11도로 설정되는 차량용 히트 펌프 시스템.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부(300)는,
   냉각수온도값(A1')과 외기온도값(A3')을 비교하여 냉각수온도값(A1')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C1)보다 크거나 같다고 판단하면,
   냉매온도값(A2')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C2)보다 작은지 판단하고, 작다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하게 하고, 크거나 같다고 판단하면 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제2방향전환밸브(192)를 제어하는 차량용 히트 펌프 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 기설정된 온도(C2)는 2도 내지 4도로 설정되는 차량용 히트 펌프 시스템.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부(300)는,
   냉각수온도값(A1')과 외기온도값(A3')을 비교하여 냉각수온도값(A1')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C1)보다 크거나 같다고 판단하면,
   냉매온도값(A2')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C2)보다 작은지 판단하고, 작다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하게 하고, 크거나 같다고 판단하면 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제2방향전환밸브(192)를 제어하고, 이 후 냉각수온도값(A1')이 외기온도값(A3')에 비하여 기 설정된 온도(C3)보다 작다고 판단하면, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 유지시키고, 상기 설정된 온도(C3)보다 크거나 같다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하도록 제어하는 차량용 히트 펌프 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 기설정된 온도(C3)는 4도 내지 6도로 설정되는 차량용 히트 펌프 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각수순환라인(S)은,
   상기 냉매순환라인(R)과 연결되어 냉매와 냉각수를 열교환하는 열공급수단(180)을 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 냉각수순환라인(S)은,
   전장품(200) 및 배터리(210)를 더 포함하고,
   상기 열공급수단(180)은, 전장품(200) 또는 배터리(210)의 폐열을 상기 바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매와 열교환하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 냉각수순환라인(S)은,
    차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 냉각수 히터(115)를 작동시킴으로써 배터리(210)를 가열시키거나, 또는 냉매의 회수 열량이 부족할 경우 회수 열량을 보충해주는 냉각수 히터(115)가 구비되는 차량용 히트 펌프 시스템.
11. 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100);
    공조케이스(150)의 내부에 설치되어 상기 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기(110);
    상기 공조케이스(150)의 내부에 설치되어 상기 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기(160);
    상기 공조케이스(150)의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키는 실외열교환기(130);
    상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단(120);
    상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단(140);
    상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어 냉매가 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하도록 하는 바이패스라인(R1);
    상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어 냉매가 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하는 바이패스라인(R2);
    냉각수순환라인(S)에 설치되어 냉각수온도값(A1')을 측정하는 냉각수온도센서(A1);
    상기 실외열교환기(130)의 출구 측에 설치되어 냉매온도값(A2')을 측정하는 냉매온도센서(A2) 및
    차량 외부의 공기 온도를 센싱하여 외기온도값(A3')을 측정하는 외기온도센서(A3)를 포함하고,
    상기 냉각수온도값(A1')과 상기 외기온도값(A3')을 비교하여 상기 냉각수온도값(A1')이 상기 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C1)보다 작다고 판단하면 기존의 로직으로 작동하는 단계(S100);
    냉매온도값(A2')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C2)보다 작다고 판단하면 기존의 로직으로 작동하는 단계(S200);
    상기 S200단계에서 냉매온도값(A2')이 외기온도값(A3')에 비하여 기설정된 온도(C2)보다 크거나 같다고 판단되면 실외열교환기(130)를 바이패스하는 단계(S300) 및
    냉각수온도값(A1')이 외기온도값(A3')에 비하여 기 설정된 온도(C3)보다 작다고 판단하면, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하는 단계(S300)를 유지시키고, 상기 설정된 온도(C3)보다 크거나 같다고 판단하면, 기존의 로직으로 작동하는 단계(S400)를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 기설정된 온도(C1)는 9도 내지 11도로 설정되고,,
    상기 기설정된 온도(C2)는 2도 내지 4도로 설정되며,
    상기 기설정된 온도(C3)는 4도 내지 6도로 설정되는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 냉각수순환라인(S)은,
    상기 냉매순환라인(R)과 연결되어 냉매와 냉각수를 열교환하는 열공급수단(180)을 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 냉각수순환라인(S)은,
    전장품(200) 및 배터리(210)를 더 포함하고,
    상기 열공급수단(180)은, 전장품(200) 또는 배터리(210)의 폐열을 상기 바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매와 열교환하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 냉각수순환라인(S)은,
    차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 냉각수 히터(115)를 작동시킴으로써 배터리(210)를 가열시키거나, 또는 냉매의 회수 열량이 부족할 경우 회수 열량을 보충해주는 냉각수 히터(115)가 구비되는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.

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