KR20190098068A - 차량용 열관리 시스템 - Google Patents

Abstract

차량의 냉방모드와 난방모드 시 동일한 방향으로 냉매가 흐르는 단순한 일방 라인의 냉매 순환라인과, 단순한 냉매 순환라인의 구조를 최대한 활용하는 냉각수 순환라인이 구비되어 배터리, 전장품열교환기, 냉각수가열수단 및 차량 실내에 공조를 모두 수행할 수 있는 차량용 열관리 시스템을 제공한다. 차량용 열관리 시스템은 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기; 압축된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축하는 수냉 응축기; 응축된 냉매를 공조 모드에 따라 팽창 또는 미팽창 통과시키는 전단 팽창수단; 상기 전단 팽창수단을 통과한 냉매를 공기와 열교환시키는 실외 열교환기; 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시키는 제1 팽창수단; 상기 제1 팽창수단을 통과한 냉매를 공조풍과 열교환시켜 실내를 냉방하는 증발기; 및 상기 수냉 응축기에서 냉매와 열교환한 냉각수를 공조풍과 열교환시켜 실내를 난방하는 실내열교환기를 포함한다.

Description

차량용 열관리 시스템{HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 열관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 냉방모드와 난방모드 시 동일한 방향으로 냉매가 흐르는 단순한 일방 라인의 냉매 순환라인으로 배터리, 전장품열교환기, 냉각수가열수단 및 차량 실내에 공조를 모두 수행할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 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 실내 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 실내 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 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 실내 열교환기(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, 난방모드(히트펌프 모드)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 실내 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 실내 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.

냉방모드가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 실내 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내 열교환기(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. 이때, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 실내 열교환기(32)는 난방모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.

그러나, 상기 차량용 히트펌프 시스템은, 난방모드(히트펌프모드) 시 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치된 실내 열교환기(32)가 난방기 역할 즉 방열하여 난방을 수행하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 공조케이스(10)의 외부 즉, 차량의 엔진룸 전방측에 설치되어 외기와 열교환하는 증발기 역할 즉 흡열을 하게 되는데,

이때, 외기온도가 영하로 내려갈 경우나 실외열교환기(48)에 착상이 발생할 경우 상기 실외열교환기(48)가 흡열을 거의 하지 못함으로서, 시스템내의 냉매 온도 및 압력이 낮아져 차실내로 토출되는 공기의 온도가 떨어져 난방성능이 저하되는 문제가 있었다.

상기한 문제를 해결하기 위해, 본 출원인이 선출원한 국내 특허등록번호 제1342931호(발명의 명칭: 차량용 히트 펌프 시스템)는, 실외열교환기의 착상 시, 제상모드를 수행하여 냉매가 실외열교환기를 바이패스하고 열공급수단(칠러)을 통해 차량 전장품의 폐열을 회수하도록 함으로써, 상기 실외열교환기의 착상 시는 물론 외기온도가 영하인 경우에도 난방을 계속 수행할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 상기 종래의 히트 펌프 시스템은, 상기 실외열교환기의 착상이나 외기온도 조건에 따라 냉매가 상기 실외열교환기를 바이패스하고 열원으로 차량 전장품의 폐열만을 사용하게 되는데, 이때 상기 전장품의 폐열 회수량이 충분하지 않아 난방성능이 저하되는 문제가 있고, 실내 온도를 유지하기 위해 PTC히터를 추가로 작동시켜야 하는 문제도 있었다.

또한, 상기 종래의 히트 펌프 시스템은 냉,난방모드만 수행할 뿐 차량 배터리의 열교환 기능이 없으며 즉, 배터리 냉각을 위해서 별도의 장치를 구성해야 하는 문제도 있었다.

도 2는 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.

상술한 문제를 해결하기 위해 상기한 문제를 해결하기 위해, 본 출원인이 선출원한 국내출원 제10-2016-0087338호에는, 도 2와 같이 실외열교환기(전장 라디에이터, 71)와 전장품(72)을 연결하는 제1 냉각수 순환라인인(W1)과, 칠러(73)와 배터리(74)를 연결하는 제2 냉각수 순환라인인(W2)을 설치하고, 상기 제1,2 냉각수 순환라인인(W1, W2)을 연결하여 냉각수의 흐름을 조절하는 냉각수조절수단(75)을 설치함으로써, 상기 칠러(73)를 통해 난방모드 시에는 전장품(72)의 폐열 뿐만 아니라 배터리(74)의 폐열도 이용할 수 있도록 하였다.

도 3은 종래의 다른 예에 의한 히트 펌프 시스템을 도시한 구성도이다.

또한 상술한 문제를 해결하기 위해 상기한 문제를 해결하기 위해, 국내공개 제10-2011-0133415호에는, 도 3과 같이, 배터리 시스템과 열교환하는 제 1 냉각제 배관(223), 적어도 하나의 구동렬 부품(drive train component)과 열교환하는 제 2 냉각제 배관(243), 및 이중 방식의 밸브 시스템을 포함하는, 이중 방식의 차량용 열관리 시스템으로, 상기 이중 방식의 밸브 시스템은 4웨이 밸브(four-way valve)(249)로 구성되고, 상기 제 1 방식으로 배열된 상기 4웨이 밸브(249)는 제 1 밸브 입구를 제 1 밸브 출구에 연결하고 제 2 밸브 입구를 제 2 밸브 출구에 연결하며, 상기 제2 방식으로 배열된 상기 4웨이 밸브(249)는 상기 제 1 밸브 입구를 상기 제 2 밸브 출구에 연결하고 상기 제 2 밸브 입구를 상기 제 1 밸브 출구에 연결하는 이중 방식의 차량용 열관리 시스템에 대한 기술이 개시되어 있다. 즉 상기 4웨이 밸브(249)를 사용하여 시스템 간이화 및 시스템 효율 개선에 대한 효과가 있다.

그러나 상술한 기술들은 아래와 같은 문제점이 있었다.

1. 냉,난방 모드에 따라 냉매 라인의 루프 변경이 반드시 수반되어야 하므로 복수개의 냉매 밸브의 사용이 불가피하였다. 이에 더하여 각종 추가적인 모드에 호환되지 않으며, 만일 추가적인 모드를 구현하기에는 히트 펌프 시스템 자체의 설계를 변경해야 하는 문제점이 있었다.

2. 즉 종래의 히트 펌프 시스템은 복수개의 냉매 밸브가 사용되어 냉매 라인이 상당히 복잡하고, 실내기, 실외기, H/P 폐열회수 칠러, 배터리 냉각 칠러 등 복수개의 열교환기가 어지럽게 배치되어 구성되므로, 유지/관리에 상당한 문제점이 있었다.

3. 난방 모드 시 공조케이스에 구비된 전기가열식히터와, 상기 배터리로 순환하는 냉각수를 가열하는 가열수단, 즉 배터리 승온을 위한 히터가 불필요하게 각각 존재하여 부품 사용이 늘어나 공간을 차지하는 문제점이 있었다.

4. 이에 따라 공조 시스템과 배터리 열관리 시스템 간 시너지 요소도 존재하지 않고 있어 비효율적인 문제가 있었다.

상술한 문제점 외에도 종래의 히트펌프 시스템은 단순한 구성으로 설계한다고 하여도 다양한 모드로 활용하기 어려운 문제가 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량의 냉방모드와 난방모드 시 동일한 방향으로 냉매가 흐르는 단순한 일방 라인의 냉매 순환라인과, 단순한 냉매 순환라인의 구조를 최대한 활용하는 냉각수 순환라인이 구비되어 배터리, 전장품열교환기, 냉각수가열수단 및 차량 실내에 공조를 모두 수행할 수 있는 차량용 열관리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기; 압축된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축하는 수냉 응축기; 응축된 냉매를 공조 모드에 따라 팽창 또는 미팽창 통과시키는 전단 팽창수단; 상기 전단 팽창수단을 통과한 냉매를 공기와 열교환시키는 실외 열교환기; 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시키는 제1 팽창수단; 상기 제1 팽창수단을 통과한 냉매를 공조풍과 열교환시켜 실내를 냉방하는 증발기; 및 상기 수냉 응축기에서 냉매와 열교환한 냉각수를 공조풍과 열교환시켜 실내를 난방하는 실내열교환기를 포함한다.

상기에서, 제1 챙창수단과 병렬로 연결되는 제2 팽창수단; 및 상기 제2 팽창수단에 연결되고 냉매와 냉각수를 열교환시키는 칠러가 구비된다.

상기에서, 냉매가 순환되는 냉매 순환라인과, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환라인 및 상기 증발기 및 실내열교환기를 수용하여 공조풍과 열교환시키는 공조케이스를 포함하고, 상기 증발기는 냉매 순환라인 상에 배치되며, 상기 실내열교환기는 냉각수 순환라인 상에 배치된다.

상기에서, 냉매 순환라인에는, 순차로 압축기, 수냉 응축기, 전단 팽창수단, 실외열교환기, 제1 팽창수단, 증발기, 제2 팽창수단, 칠러가 배치되며, 상기 냉각수 순환라인에는, 순차로 저온 라디에이터, 수냉 응축기, 실내열교환기, 배터리, 전장품열교환기 및 칠러가 배치된다.

상기에서, 냉각수 순환라인은: 배터리와 저온 라디에이터를 순환하는 제1 냉각수 순환라인; 수냉 응축기와 실내열교환기를 순환하는 제2 냉각수 순환라인; 저온 라디에이터와 전장품열교환기를 순환하는 제3 냉각수 순환라인; 배터리와 칠러를 순환하는 제4 냉각수 순환라인; 상기 제2 냉각수 순환라인과 제3 냉각수 순환라인에 연결되는 제3 방향전환밸브를 포함하여 형성되는 제5 냉각수 순환라인; 및 전장품열교환기와 칠러를 순환하는 제6 냉각수 순환라인을 구비한다.

상기에서, 저온 라디에이터에서 냉각된 냉각수에 의해 배터리가 냉각되고, 상기 수냉 응축기에서 고온의 냉매와 열교환된 고온의 냉각수에 의해 실내열교환기가 가열되며, 상기 저온 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 전장품열교환기를 통과하고, 상기 칠러에서 저온의 냉매와 열교환된 저온의 냉각수에 의해 배터리와 전장품열교환기가 냉각된다.

상기에서, 제3 방향전환밸브는 제2 냉각수 순환라인과 제6 냉각수 순환라인에 연결되고, 상기 제3 방향전환밸브의 조절로 제2 냉각수 순환라인과 제6 냉각수 순환라인은 독립적인 순환라인으로 형성되며, 상기 칠러에서 저온의 냉매와 열교환된 저온의 냉각수에 의해 배터리와 전장품열교환기가 냉각되는 동시에, 상기 수냉 응축기에서 고온의 냉매와 열교환된 고온의 냉각수에 의해 실내열교환기가 가열된다.

상기에서, 냉각수 순환라인은: 냉각수와 실외공기를 열교환하는 저온 라디에이터; 상기 저온 라디에이터와 연결되는 제1 방향전환밸브; 상기 제1 방향전환밸브와 연결되는 제2워터펌프; 상기 제2워터펌프와 수냉 응축기 사이에 연결되는 제3 방향전환밸브; 상기 수냉 응축기와 실내열교환기 사이에 연결되는 냉각수가열수단; 상기 실내열교환기와 연결되고 제3 방향전환밸브와 병렬로 연결되는 제3워터펌프; 상기 제3 방향전환밸브와 병렬로 연결되는 전장품열교환기; 상기 제1 방향전환밸브와 병렬로 연결되는 제1워터펌프; 상기 제1워터펌프와 연결되는 배터리; 상기 전장품열교환기 및 배터리와 연결되는 제2합류수단; 상기 제1 방향전환밸브와 제1워터펌프 사이에 배치되는 제1합류수단; 상기 배터리와 제2합류수단 사이에 배치되는 제2 방향전환밸브 및 상기 제2 방향전환밸브와 제1합류수단에 병렬로 연결되는 칠러를 포함하고, 상기 제3 방향전환밸브는, 제2워터펌프와 연결되는 제1관, 수냉 응축기와 연결되는 제2관, 전장품열교환기와 연결되는 제3관 및 제3워터펌프와 연결되는 제4관을 구비한다.

상기에서, 전단 팽창수단은 오프 상태로 제1 팽창수단 및 제2 팽창수단은 온 상태로 전환되며, 상기 제1 방향전환밸브는 제1합류수단 측의 유로를 차단하고, 상기 제2 방향전환밸브는 칠러 측으로의 유로를 개방하며 제2합류수단 측으로의 유로를 차단하고, 상기 제3 방향전환밸브는 제1관과 제2관이 연통되고, 제3관과 제4관이 연통되어, 상기 제1 팽창수단의 온 상태로 차량의 냉방을 수행하는 동시에, 상기 제2 팽창수단의 온 상태로 칠러와 열교환된 저온의 냉각수가 배터리를 냉각한다.

상기에서, 전단 팽창수단은 온 상태로 전환되고, 제1 팽창수단은 냉매의 유로를 차단하며, 제2 팽창수단은 냉매를 칠러 측으로 유로를 개방하고, 상기 제1 방향전환밸브는 저온 라디에이터 측으로의 냉각수 유로를 차단하고 제2워터펌프 측의 유로를 개방하며, 상기 제2 방향전환밸브는 칠러 측으로의 유로와 제2합류수단 측으로의 유로를 개방하고, 상기 제3 방향전환밸브는 제2 냉각수 순환라인을 형성하도록 제1관과 제3관이 연통되고 제2관과 제4관이 연통하여, 상기 수냉 응축기에서 열교환된 고온의 냉각수를 이용한 실내열교환기에서 차량의 난방을 수행하는 동시에, 제2 팽창수단의 온 상태로 칠러와 열교환된 저온의 냉각수가 배터리를 냉각한다.

상기에서, 전단 팽창수단은 오프 상태로 전환되고, 제1 팽창수단은 냉매의 유로를 차단하며, 제2 팽창수단은 냉매를 칠러 측으로 흐르도록 온 상태로 전환되고, 상기 제1 방향전환밸브는 저온 라디에이터 측으로의 냉각수 유로를 차단하고, 제1합류수단과 제2워터펌프 측의 유로를 개방하며, 상기 제2 방향전환밸브는 배터리 측으로의 유로를 차단하고, 칠러와 제2합류수단 측으로의 유로를 개방하며, 상기 제3 방향전환밸브는 독립적인 제2 냉각수 순환라인을 형성하도록 제1관과 제3관이 연통되고 제2관과 제4관이 연통하여, 상기 수냉 응축기에서 열교환된 고온의 냉각수를 이용한 실내열교환기에서 차량의 난방을 수행하는 동시에, 칠러를 통해 전장품열교환기를 통한 전장품을 냉각하며, 제상모드를 수행한다.

상기에서, 제1 팽창수단은 온 상태로 전환되어, 증발기와 열교환된 건조한 공기가 차실내의 제습을 수행한다.

상기에서, 전단 팽창수단 및 제2 팽창수단은 오프 상태로, 제1 팽창수단은 온 상태로 전환되고, 상기 제1 방향전환밸브는 제1합류수단 측의 유로를 개방하며, 제2워터펌프 측의 유로를 개방하고, 상기 제2 방향전환밸브는 칠러 측으로의 유로를 차단하며, 제2합류수단 측으로의 유로를 개방하고, 상기 제3 방향전환밸브는 제1관과 제2관이 연통되고 제3관과 제4관이 연통되어, 상기 제1 팽창수단의 온 상태로 차량의 냉방을 수행하는 동시에, 저온 라디에이터에서 냉각된 냉각수로 배터리를 냉각시킨다.

상기에서, 난방 모드 시, 상기 전단 팽창수단은 냉매를 팽창시키고, 냉방 모드 시, 상기 전단 팽창수단은 냉매를 미팽창시키고 통과시킨다.

상기에서, 난방 모드 시, 제1 냉각수 순환라인과 제2 냉각수 순환라인이 분리되며, 냉방 모드 시, 제1 냉각수 순환라인과 제2 냉각수 순환라인은 제3 방향전환밸브에 의해 직렬로 연결된다.

상기에서, 냉방 모드 시, 냉방 부하가 기준치보다 작은 경우, 증발기로 냉방이 수행되고, 칠러는 미동작되며, 배터리 또는 전장품은 저온 라디에이터로 냉각된다.

상기에서, 냉방 모드 시, 냉방 부하가 기준치보다 큰 경우, 증발기로 냉방이 수행되고, 배터리는 칠러로 냉각되며, 전장품은 저온 라디에이터로 냉각된다.

상기에서, 제상 난방 시, 상기 전단 팽창수단은 냉매를 통과시키고, 증발기 전단의 제1 팽창수단은 냉매를 차단하며, 칠러 전단의 제2 팽창수단이 냉매를 팽창시키며, 배터리 또는 전장품은 칠러로 냉각시킨다.

상기에서, 제습 난방 시, 상기 전단 팽창수단은 냉매를 통과시키고, 증발기 전단의 제1 팽창수단 및 칠러 전단의 제2 팽창수단은 냉매를 팽창시키며, 배터리 또는 전장품은 칠러로 냉각시킨다.

상기에서, 폐열 난방 시, 압축기가 OFF되어 냉매 순환라인은 미구동되며, 제1 냉각수 순환라인과 제2 냉각수 순환라인이 연결된다.

상기에서, 난방 모드 시, 수냉 응축기 폐열로 난방을 수행하며, 수냉 응축기 폐열이 기준치보다 작을 경우 냉각수가열수단으로 난방을 수행한다.

본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템에 의하면, 냉매 순환라인 상에 3방 밸브나 복수개의 복잡한 우회 냉매라인이 없이 단순한 일방 라인의 구성으로도 배터리, 전장품열교환기, 냉각수가열수단 및 차량 실내에 공조를 모두 수행할 수 있어 구성이 현저히 간단해 지는 효과가 있다.

또한, 상기 냉매 순환라인를 최대한 간단하게 구성하면서도 냉각수 순환라인을 적용하여 간단한 냉매 순환라인의 구조를 최대한 활용하므로, 냉각수 순환라인과 비교하여 상대적으로 유지/보수가 어려운 냉매 순환라인에 고장이 발생하여도 그 고장의 원인을 쉽게 발견할 수 있고, 쉽게 수리가 가능하며, 고가의 냉매 전용 방향전환밸브가 필요하지 않아 부품수를 줄일 수 있고, 이에 따라 공조장치의 제조비용의 절감 및 설계비용을 최소할 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 후술할 각종 모드에 대한 실시예에서 나타나듯이 냉각수 순환라인의 제1,2,3 방향전환밸브의 조작을 통해 구성이 간단한 일방 냉매 루프에서도 차실내의 냉방/난방 및 전장품열교환기의 냉각, 배터리의 냉각 및 승온이 모두 가능한 효과가 있다.

또한, 간단한 구조의 냉매 순환라인으로도 냉각수 순환라인을 적용하여 배터리의 승온 및 냉각, 전장품열교환기의 승온 및 냉각이 모두 가능하고, 전장품, 배터리의 폐열을 최대한 회수하여 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉각수가열수단과, 칠러, 전장품열교환기, W/C열교환기 및 배터리는 제1, 2, 3 방향전환밸브에 의하여 냉각수라인이 서로 독립적 분리되거나 연결되어 폐열의 회수 및/또는 승온이 상호 가능해지며 후술할 다양한 모드에 한정되지 않고 더욱 다양한 모드로 작동될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 다른 예에 의한 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 종래의 다른 예에 의한 히트 펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 4의 냉각수 순환라인를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인과 종래의 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인을 비교하기 위해 도시한 구성도로, 도 6 는 본 발명에 의한 냉매 순환라인의 구성도이고, 도 6 는 종래의 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 냉방 및 배터리 냉각모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인를 도시한 구성도이다.
도 8은 도 7의 냉매 순환라인과 냉각수 순환라인을 함께 도시한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 의한 난방 및 배터리 냉각모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인을 도시한 구성도이다.
도 10은 도 9의 냉매 순환라인과 냉각수 순환라인을 함께 도시한 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 의한 난방 및 제상모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인을 도시한 구성도이다.
도 12은 도 11의 냉매 순환라인과 냉각수 순환라인을 함께 도시한 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 의한 난방 및 제습모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인을 도시한 구성도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 의한 냉방모드 및 배터리 냉각모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인를 도시한 구성도이다.
도 15는 도 14의 냉매 순환라인과 냉각수 순환라인을 함께 도시한 구성도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 열관리 시스템의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5와 같이, 본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 차량용 히트 펌프 시스템으로서, 크게 냉매 순환라인(200)과 냉각수 순환라인(300)을 포함하여 이루어진다.

상기 냉매 순환라인(200)은 순환라인을 따라 순차로 압축기(210), 냉매와 냉각수가 열교환되는 수냉 응축기(220), 전단 팽창수단(225), 냉매와 공기를 열교환하는 실외열교환기(230), 제1 팽창수단(241), 제1 팽창수단(241)과 연결되는 증발기(242), 제1 팽창수단(241)과 병렬로 연결되는 제2 팽창수단(251), 제2 팽창수단(251)과 연결되는 칠러(252) 및 상기 제1 팽창수단(241)과 제2 팽창수단(251)을 거친 냉매가 합해지는 어큐뮬레이터(260)가 배치된다.

이 경우 제1 팽창수단(241)과 증발기(242)는 제1냉매 순환라인(240)에 배치되고, 제2 팽창수단(251)과 칠러(252)는 제2 냉매 순환라인(250)에 배치된다. 즉 제1 냉매 순환라인(240)과 제2 냉매 순환라인(250)은 냉매 순환라인(200) 상에서 병렬로 연결되는 것이다. 또한 증발기(242)의 출구 측과 칠러(252)의 출구 측에는 어큐뮬레이터(260)가 배치되어 냉매라인은 합류하게 되고, 어큐뮬레이터(260)는 압축기(210)와 연결된다.

다시 말하면, 제1냉매 순환라인(240)과 제2냉매 순환라인(250)은, 상기 실외열교환기(230)의 출구 측인 실외열교환기(230)에서 분기되고, 상기 증발기(242)와 칠러(252)의 출구 측에 배치된 어큐뮬레이터(260)에서 합류되도록 구성된다.

상기 전단 팽창수단(225), 제1 팽창수단(241) 및 제2 팽창수단(251)은 오리피스 일체형 온오프 밸브로 구성될 수 있으며, 온오프 밸브의 개방 시에는 냉매를 미팽창 상태로 유동시키고, 폐쇄 시에는 상기 온오프 밸브에 구비된 오리피스를 통해 냉매를 팽창시켜 유동시킬 수 있다. 상기 오리피스 일체형 온오프 밸브는 공지된 것이므로 상세 구조에 대한 설명은 생략한다.

이 경우 제1 팽창수단(241)을 온 상태로, 제2 팽창수단(251)을 오프 상태로 변환하면 실외열교환기(230)을 통과한 냉매가 칠러(252)를 바이패스하고, 이와 반대로 제1 팽창수단(241)을 오프 상태로, 제2 팽창수단(251)을 온 상태로 변환하게 되면 실외열교환기(230)을 통과한 냉매가 증발기(242)를 바이패스하도록 구성된다. 또한 상기 제1 팽창수단(241)과 제2 팽창수단(251)을 모두 온 상태로 변환하면, 냉매는 증발기(242)와 칠러(252)를 모두 경유하여 열교환하게 된다.

상기 냉각수 순환라인(300)은 단순한 구성으로 이루어진 냉매 순환라인(200)에 비하여 비교적 복잡한 구성을 갖는데 설명의 이해를 돕기 위해 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 5와 같이, 일 예로 냉각수 순환라인(300)은,

① 도면상 외곽을 따라 형성되는 제1 냉각수 순환라인(301);

② 도면상 상기 제1 냉각수 순환라인(301)의 내부에 배치되는 제2 냉각수 순환라인(302);

③ 제1 방향전환밸브(320)와 제3 방향전환밸브(420)의 조절로 저온 라디에이터(310), 제1 방향전환밸브(320), 제2워터펌프(410), 제3 방향전환밸브(420), 전장품열교환기(460) 및 제2합류수단(470)으로 순환되는 제3 냉각수 순환라인(303);

④ 제2 방향전환밸브(360)의 조절로 제1워터펌프(340), 배터리(350), 제2 방향전환밸브(360), 칠러(252), 제1합류수단(330)으로 순환되는 제4 냉각수 순환라인(304);

⑤ 제3 방향전환밸브(420)의 조절로 제2 냉각수 순환라인(302)과 제3 냉각수 순환라인(303)이 합해지는 제5 냉각수 순환라인(305) 및

⑥ 제1 방향전환밸브(320)와 제3 방향전환밸브(420)의 조절로 제2워터펌프(410), 제3 방향전환밸브(420), 전장품열교환기(460), 제2합류수단(470), 제2 방향전환밸브(360), 칠러(252), 제2 방향전환밸브(360), 제1 방향전환밸브(320)으로 순환되는 제6 냉각수 순환라인(306)으로 구분할 수 있다.

여기서 제1 내지 제6 냉각수 순환라인(301, 302, 303, 304, 305, 306)은 발명의 이해를 돕기 위해 구분된 것으로, 이들은 모두 냉각수 순환라인(300) 상에서 서로 연결되는 구성이며, 이들은 하나로 연결된 냉각수 순환라인 또는 독립적인 복수개의 냉각수 순환라인으로 구성될 수 있다. 또한 이러한 각각의 냉각수 순환라인들은 모두 제1 방향전환밸브(320), 제2 방향전환밸브(360) 및 제3 방향전환밸브(420)의 방향 전환으로 간편히 설정될 수 있으며, 아울러 본 발명의 실시예에 따라 다른 순환라인이 더 형성될 수도 있다. 이에 자세한 설명은 후술하기로 한다.

다시 도 4를 참조하면, 도면 상 외곽에 배치되는 제1 냉각수 순환라인(301)은 냉각수와 실외공기를 열교환하는 저온 라디에이터(310)를 포함하고, 저온 라디에이터(310)를 기준으로 순환라인을 따라 제1 방향전환밸브(320), 제1합류수단(330), 제1워터펌프(340), 배터리(350), 제2 방향전환밸브(360) 및 제2합류수단(470)을 포함한다.

상기 저온 라디에이터(310)는 차량의 외부에 배치되는 전장 라디에이터이다.

또한 상기 제1 방향전환밸브(320)와 제2 방향전환밸브(360)는 삼방밸브로 이루어진다. 이 경우 제1 방향전환밸브(320)의 입구 측은 저온 라디에이터(310)의 출구 측과 연결되고 출구 측은 후술할 제1합류수단(330)과 제2워터펌프(410)에 연결된다. 또한 제2 방향전환밸브(360)의 입구 측은 배터리(350)의 출구 측과 연결되고, 출구측은 제2합류수단(470)의 입구 측과, 칠러(252)와 연결된다. 즉 제1합류수단(330)은 제1 방향전환밸브(320)와 배터리(350)의 사이에 배치되어 제1 방향전환밸브(320)를 경유한 칠러(252) 및/또는 제2 방향전환밸브(360)에서 선택적으로 유입되는 냉각수를 배터리(350)로 공급하게 된다.

이 경우 상기 제1 방향전환밸브(320)에서 제1합류수단(330) 측으로의 경로를 폐쇄하고 제2 방향전환밸브(360)에서 저온 라디에이터(310) 측으로의 경로를 폐쇄하게 되면, 제1워터펌프(340)에 의하여 독립적인 제4 냉각수 순환라인(304)이 구성되어 독립된 냉각수 순환이 이루어질 수 있다.

상기 제5 냉각수 순환라인(305)에는 도 5를 참조하면, 순차로 제1 방향전환밸브(320), 제2워터펌프(410), 제3 방향전환밸브(420), 냉매와 열교환되는 수냉 응축기(220), 냉각수가열수단(430), 실내열교환기(440), 제3워터펌프(450)가 배치되고, 이어서 제3 방향전환밸브(420)를 다시 경유하여 전장품열교환기(460)와 제2합류수단(470)이 배치된다. 이 경우 상기 제2합류수단(470)에서는 제2 방향전환밸브(360)의 출구 측과 전장품열교환기(460)의 출구 측에 냉각수가 합류되어 저온 라디에이터(310)로 냉각수가 흐르게 된다. 한편, 상기 전장품열교환기(460)에서 열교환되는 전장품은 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.

상기 제3 방향전환밸브(420)는 사방밸브로 이루어진다. 즉 제3 방향전환밸브(420)는 제1,2,3,4관(421, 422, 423, 424)이 원형으로 따라 순차로 배치될 수 있으나, 그 배치 순서는 본 발명을 제한하지 않는다. 이 경우 상기 제1관(421)은 제3 방향전환밸브(420)의 입구로써 제2워터펌프(410)의 출구 측과 연결되고, 제1관(421)에서 유입된 냉매는 수냉 응축기(220)과 연결된 제2관(422), 또는 전장품열교환기(460)와 연결된 제3관(423)으로 선택적으로 흐르게 된다.

자세하게는 사방밸브인 제3 방향전환밸브(420)는, 상기 제1관(421)이 냉각수의 입구로 기 설정이 되는 것이고, 일 예로 제1관(421)과 제2관(422)이 연통되면, 제3관(423)과 제4관(424)가 연통되고, 냉각수는 순차로 제1관(421), 제2관(422), 수냉 응축기(220), 냉각수가열수단(430), 실내열교환기(440), 제3워터펌프(450), 제4관(424), 제3관(423) 및 전장품열교환기(460)를 경유하게 되는 제5 냉각수 순환라인(305)을 따라 흐르게 된다.

다른 예로 제1관(421)이 제3관(423)과 연통되면, 제2관(422)은 제4관(424)과 연통되고, 냉각수는 제1관(421), 제3관(423) 및 전장품열교환기(460)을 거쳐 제2합류수단(470)으로 경유하는 제3 냉각수 순환라인(303)을 따라 흐르게 되며, 이와 별도로 상기 제3워터펌프(450)에 의하여 냉각수는 제3워터펌프(450), 제4관(424), 제2관(422), 수냉 응축기(220), 냉각수가열수단(430) 및 실내열교환기(440)를 경유하는 제2 냉각수 순환라인(302)을 따라 흐르게 된다. 이 경우 상기 제3워터펌프(450)의 구동방향에 따라 제2 냉각수 순환라인(302)은 반대 방향으로 순환될 수 있다.

이 경우 제3 방향전환밸브(420)의 제1,2,3,4관(421, 422, 423, 424)은 위치에 따라 도면부호를 설정한 것으로 제3 방향전환밸브(420)는 회전식, 전자식으로 다양하게 형성되어도 도면부호의 위치와 사방밸브를 수행하는 기능에는 변함이 없음을 유의해야 한다.

이하, 히트 펌프 시스템에 배치된 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.

우선 냉매 순환라인(200) 상에 설치된 압축기(210)는 엔진(내연기관) 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 수냉 응축기(220) 측에 배출하게 된다.

상기 수냉 응축기(220)는 냉방모드 및 난방모드 시 모두 응축기 역할을 하게된다. 또한 상기 수냉 응축기(220)에 흐르는 냉매는 냉각수 순환라인(300) 상의 냉각수와 서로 열교환된 후 전단 팽창수단(225)로 공급된다. 한편, 수냉 응축기(220)의 냉매에 의해 가열된 냉각수는 냉각수 순환라인(300)을 통해 실내열교환기(440)으로 공급한다

상기 전단 팽창수단(225)은 오리피스 일체형 온오프 밸브로 구성될 수 있으며, 온오프 밸브의 개방시에는 냉매를 미팽창 상태로 유동시키고, 폐쇄시에는 상기 온오프 밸브에 구비된 오리피스를 통해 냉매를 팽창시켜 유동시킬 수 있다.

상기 실외열교환기(230)는 저온 라디에이터(310)와 함께 공냉식 열교환기로 차량 엔진룸의 전방측에 설치되며, 송풍팬(311)으로부터 송풍되는 공기의 유동방향으로 일직선상에 배치된다. 또한 실외열교환기(230)는 저온 라디에이터(310)에서 배출되는 저온의 냉각수와 열교환될 수 있다. 또한 상기 실외열교환기(230)는, 전단 팽창수단(225)이 작동하지 않는 냉방모드 시 상기 수냉 응축기(220)와 동일한 응축기 역할을 하게 되고, 난방모드 시에는 상기 수냉 응축기(220)와 상반되는 증발기 역할을 하게 된다. 한편, 상기 저온 라디에이터(310)는 일측에 수직으로 구비된 송풍팬(311)에 의해 냉각수 순환라인(300)의 냉각수를 냉각하게 된다.

상기 제1 팽창수단(241)은 냉매 순환라인(200)에서 분기된 제1냉매 순환라인(240)에 배치되는 팽창밸브일 수 있고, 상기 제2 팽창수단(251)은 제1 팽창수단(241)과 병렬로 배치되어 냉매 순환라인(200)에서 분기된 팽창밸브일 수 있다. 이 경우 상기 제2 팽창수단(251)은 온오프 밸프를 포함한 오리피스 형으로 오프밸브로 작동하면 칠러(252)로 흐르는 냉매가 차단될 수 있다. 즉 제2 팽창수단(251)과 칠러(252)를 거처 어큐뮬레이터(260)로 흐르는 라인을 제2냉매 순환라인(250)에 냉매가 흐르지 않게 된다.

상기 증발기(242)는 공조케이스(150)의 내부에 설치되고, 상기 제1냉매 순환라인(240)에 배치되어 제1 팽창수단(241)에서 배출된 저온 저압의 냉매가 공급되고, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 증발기(242)를 통과하는 과정에서 증발기(242) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다. 즉 상기 증발기(242)는 냉매 순환라인(200) 상에서 증발기 역할을 한다.

또한 공조케이스(150)의 내부에서 상기 증발기(242)와 이격되어 배치되는 실내열교환기(440)는, 냉각수 순환라인(300)에 배치되고, 냉매 순환라인(200)과 열교환된 수냉 응축기(220)와 연결되므로, 수냉 응축기(220)에서 열교환된 더운 냉각수를 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 열교환시켜 실내에 더운공기를 토출하게 된다. 즉 본 발명에서 실내열교환기(440)은 냉매 순환라인과 연결되어 고온의 냉매와 열교환되는 것이 아니라, 냉각수 순환라인인에 연결되어 고온의 냉각수와 열교환되는 것을 특징으로 한다.

한편 공조케이스(150)의 내부에는 실내열교환기(440)의 일측에 온도조절도어(151)가 구비되어 공조케이스(150)의 내부에서 공기가 실내열교환기(440)을 바이패스하여 차 실내로 토출될 수 있다.

상기 칠러(252)는 제2 팽창수단(251)에서 배출된 저온 저압의 냉매가 공급되어 제2 방향전환밸브(360)에서 배출되는 냉각수와 열교환된다. 한편, 칠러(252)에서 열교환된 차가운 냉각수는 제4 냉각수 순환라인(304)을 순환하여 고온의 배터리(350)와 열교환될 수 있다. 즉 상기 배터리(350)는 종래에 냉매와 열교환되는 것이 아니라, 본 발명에서는 냉각수와 열교환된다.

상기 어큐뮬레이터(260)는 압축기(210)의 입구 측 냉매 순환라인(200)상에 설치되어 증발기(242) 및/또는 칠러(252)를 경유한 냉매가 합류되며, 냉매 중 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 기상 냉매만 압축기(210)로 공급될 수 있도록 한다.

또한 냉각수가열수단(Coolant HTR, 430)은 공조케이스(150)의 외부에서 실내열교환기(440)의 전에 배치되는데, 일 예로 전기자동차의 겨울 철 배터리(350)의 시동을 위해 배터리(350)의 예열이 필요한 경우 배터리(350)와 칠러(252)의 열교환을 위해 냉각수를 덥힐 필요가 있을 때 냉각수를 덮히기 위해 배치된다.

도 6은 본 발명에 의한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인(200)과 종래의 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인을 비교하기 위해 도시한 구성도로 도 6 (a)는 본 발명에 의한 냉매 순환라인의 구성도이고, 도 6 (b)는 종래의 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인의 구성도이다.

도 6과 같이, 종래의 차량용 히트 펌프 시스템과 달리, 본 발명의 특징으로 상기 냉매 순환라인(200) 상에 3방 밸브나 복수개의 복잡한 우회 냉매라인이 없이 단순한 일방(1-Directon) 라인의 구성으로도 배터리(350), 전장품열교환기(460), 냉각수가열수단(430) 및 차량 실내에 공조를 모두 수행할 수 있어 구성이 현저히 간단해 진다.

자세하게는 본 발명에서는 상기 냉매 순환라인(200)를 최대한 간단하게 구성하면서도 이에 냉각수 순환라인(300)을 활용하여 냉매 순환라인(200)을 최대한 활용하므로 냉각수 순환라인인과 비교하여 상대적으로 유지/보수가 어려운 냉매 순환라인(200)에 고장이 발생하여도 그 고장의 원인을 쉽게 발견할 수 있고, 또한 쉽게 수리가 가능하며, 고가의 냉매 전용 방향전환밸브가 필요하지 않아 부품수를 줄일 수 있고, 이에 따라 공조장치의 제조비용의 절감 및 설계비용을 최소할 할 수 있는 효과가 있다.

또한 후술할 각종 모드에 대한 실시예에서 나타나듯이 냉각수 순환라인(300)의 제1,2,3방향전환밸브(320, 360, 420)의 조작을 통해 구성이 간단한 일방(1-Dricetion) 냉매 루프에서도 차실내의 냉방/난방 및 전장품열교환기(460)의 냉각, 배터리(350)의 냉각 및 승온이 모두 가능한 효과가 있다.

한편, 본 발명에서는 압축기(210)에서 나온 고온고압의 냉매가 실내 난방에 사용되는 종래의 히트 펌프 시스템과 달리 실내열교환기(440)는 냉각수 순환라인(300)과 열교환되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 특징으로써, 냉매는 상기 단순한 구조의 냉매 순환라인(200)에서 압축기(210)에 의해 별도의 냉매용 방향전환밸브가 없이 일방향으로 흐르는 것으로, 자세하게는 상기 압축기(210)를 경유한 고온/고압의 냉매는 곧바로 수냉 응축기(220)를 경유하여 냉각수라인과 열교환되는 것을 특징으로 한다. 즉 본 발명에서는 단순한 냉매 순환라인(200)에 비하여 복잡한 냉각수 순환라인(300)이 형성되므로, 압축기(210)를 경유하는 고온 고압의 냉매를 냉각수와 곧바로 열교환시켜 냉각수의 활용을 극대화 시키는데에 의미가 있는 것이다.

또한 상기 전단 팽창수단(225)은 응축기 역할을 하는 수냉 응축기(220)와, 선택적으로 응축기 역할을 하는 실외열교환기(230)의 사이에 배치되어 본 발명의 실시예들을 구현할 수 있는 것이다. 즉 냉매를 감압하는 바이패스 수단인 팽창수단이 수냉식 열교환기인 수냉 응축기(220)와 공랭식 열교환기인 실외열교환기(230)의 사이에 배치되어 공조를 수행할 수 있는 것이다. 이하 개시될 다른 실시예에서도 이러한 기술이 적용된다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 여러 가지 모드에 대한 실시예를 도 7 내지 도 15를 참조하여 설명하기로 한다.

도 7는 본 발명의 제1 실시예에 의한 냉방 및 배터리 냉각모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인(200)를 도시한 구성도이고, 도 8은 도 7의 냉매 순환라인(200)과 냉매 순환라인(200)을 함께 도시한 구성도이다.

우선 도 7 및 도 8과 같이, 본 실시예에 의한 냉매 순환라인(200)에서, 전단 팽창수단(225)은 오프 상태로 제1 팽창수단(241) 및 제2 팽창수단(251)은 온 상태로 전환된다. 냉각수 순환라인(300)에서 제1 방향전환밸브(320)는 제1합류수단(330) 측의 유로를 차단하여 제1 냉각수 순환라인(301)이 형성되지 않는다.

또한 도 8과 같이, 상기 온상태의 제2 팽창수단(251)에서 흐르는 차가운 냉매를 활용하기 위해서, 상기 냉각수 순환라인(300)에서 제2 방향전환밸브(360)는 칠러(252) 측으로의 유로를 개방하여 제4 냉각수 순환라인(304)을 형성한다. 또한 제2 방향전환밸브(360)는 상기 제2합류수단(470) 측으로의 유로를 차단한다. 제3 방향전환밸브(420)는 제5 냉각수 순환라인(305)를 형성하도록 제1관(421)과 제2관(422)이 연통되고, 제3관(423)과 제4관(424)이 연통된다.

이 때 제1워터펌프(340)는 칠러(252)에서 열교환된 냉각수를 배터리(350) 측으로 유동시켜 제4 냉각수 순환라인(304)을 순환시킨다. 제2워터펌프(410)는 제1 방향전환밸브(320)에서 유입된 냉각수를 제3 방향전환밸브(420)로 유동시키고 제3워터펌프(450)는 수냉 응축기(220)에서 유입되는 냉각수를 제3 방향전환밸브(420)의 제4관(424)으로 유동시켜, 제2워터펌프(410)와 제3워터펌프(450)에 의해 냉각수가 제5 냉각수 순환라인(305)으로 순환된다.

즉 본 실시예에서는 제4 냉각수 순환라인(304)과 제5 냉각수 순환라인(305)이 형성되며, 제1 냉각수 순환라인(301)은 형성되지 않는다.

상기 냉매 순환라인(200)을 기준으로 전단 팽창수단(225)의 오프 상태에 의하여 수냉 응축기(220)와 실외열교환기(230)은 응축기 역할을 하며, 제1 팽창수단(241)의 작동으로 증발기(242)에서는 공조케이스(150)의 공기를 냉각하고, 온도조절도어(151)는 냉각된 공기가 실내열교환기(440)를 바이패스하도록 하여 증발기(242)를 통과한 냉풍이 차 실내로 토출된다. 또한 제2 팽창수단(251)의 작동으로 칠러(252)는 증발기 역할을 하며 제4 냉각수 순환라인(304)의 냉각수를 냉각시키므로 상기 배터리(350)가 냉각된다.

또한 냉각수 순환라인(300)라인을 기준으로 저온 라디에이터(310)에서 냉각된 냉각수는 제5 냉각수 순환라인(305)을 따라 수냉 응축기(220) 및 전장품열교환기(460)에서 흡열된 후 다시 저온 라디에이터(310)으로 유입된다. 또한 상기 칠러(252)에서 열교환되어 냉각된 냉각수는 제1워터펌프(340)에 의해 제4 냉각수 순환라인(304)을 따라 배터리(350)를 냉각시킨다.

이 때 본 실시예에서는 냉각수가열수단(430) 및 실내열교환기(440)는 기능을 하지 않으며, 최대냉방과 아울러 상기 배터리(350)의 냉각을 위해 압축기(210)는 고속으로 구동되는 것이 바람직하다.

즉 본 실시예에서는 최대냉방모드를 수행하는 동시에 전장품열교환기(460)를 통해 전장품을 냉각하고, 배터리(350)를 냉각할 수 있음에 특징이 있다.

도 9은 본 발명의 제2 실시예에 의한 난방 및 배터리 냉각모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인(200)를 도시한 구성도이고, 도 10은 도 9의 냉매 순환라인(200)과 냉각수 순환라인(300)을 함께 도시한 구성도이다.

우선 도 9 및 도 10과 같이, 본 실시예에 의한 냉매 순환라인(200)에서, 전단 팽창수단(225)은 온 상태로 전환되고, 제1 팽창수단(241)은 냉매의 유로를 차단하며, 제2 팽창수단(251)은 냉매를 칠러(252) 측으로 흐르도록 온 상태로 전환된다. 또한 냉각수 순환라인(300)에서 제1 방향전환밸브(320)는 저온 라디에이터(310) 측으로의 냉각수 유로를 차단하고, 제2워터펌프(410) 측의 유로를 개방한다. 냉각수 순환라인(300)에서 제2 방향전환밸브(360)는 칠러(252) 측으로의 유로와 제2합류수단(470) 측으로의 유로를 모두 개방한다. 제3 방향전환밸브(420)는 제2 냉각수 순환라인(302)을 형성하도록 제1관(421)과 제3관(423)이 연통되고, 제2관(422)과 제4관(424)이 연통된다. 이에 따라 본 실시예에서는 제2 냉각수 순환라인(302), 제4 냉각수 순환라인(304) 및 제6 냉각수 순환라인(306)이 형성된다.

제1워터펌프(340)는 제1합류수단(330)에서 유입된 냉각수를 배터리(350) 측으로 유동시켜 제1 냉각수 순환라인(301)으로 순환시킨다. 제2워터펌프(410)는 제1합류수단(330)에서 제1 방향전환밸브(320)를 경유한 냉각수를 제3 방향전환밸브(420)로 유동시킨다. 이 때 독립적인 제2 냉각수 순환라인(302)의 형성에 따라 제3워터펌프(450)는 수냉 응축기(220)에서 열교환된 고온의 냉각수를 제2 냉각수 순환라인(302)를 따라 순환시킨다. 상기 제2 냉각수 순환라인(302)를 따라 흐르는 고온의 냉각수는 실내열교환기(440)에서 열교환되고, 온도조절도어(151)는 공조케이스(150)의 공기가 실내열교환기(440)를 경유하도록 조절되어 실내에 더운공기를 토출하여 난방을 수행한다.

또한 필요한 경우 실내열교환기(440)의 전단에 구비된 냉각수가열수단(430)의 구동으로 냉각수를 더욱 고온으로 만들어 실내열교환기(440)에서 가열될 수 있다.

구성이 비교적 간단한 냉매 순환라인(200)을 기준으로 전단 팽창수단(225)의 온 상태에 의하여 수냉 응축기(220)는 응축기 역할을 하여 수냉 응축기(220)을 경유하는 냉각수가 흡열하게 된다. 즉, 냉매는 상기 냉매 순환라인(200)에서 압축기(210)에 의해 별도의 냉매용 방향전환밸브가 없이 일방향으로 흐르는 것으로, 상기 압축기(210)를 경유한 고온 고압의 냉매는 곧바로 수냉 응축기(220)를 경유하여 냉각수라인과 열교환되어 냉각수에 의해 실내열교환기(440)을 가열하여 난방을 수행하는 것을 특징으로 한다. 즉 본 발명에서는 단순한 냉매 순환라인(200)에 비하여 복잡한 냉각수 순환라인(300)이 형성되므로, 압축기(210)를 경유하는 고온 고압의 냉매를 냉각수와 곧바로 열교환시켜 냉각수의 활용을 극대화 시키는데에 의미가 있는 것이다.

또한 칠러(252)는 제4 냉각수 순환라인(304)의 냉각수와 열교환되어 배터리(350)를 냉각시키고, 제6 냉각수 순환라인(306)의 냉각수와 열교환되어 전장품열교환기(460)를 냉각시키게 된다.

즉 본 실시예에서는 상기 저온 라디에이터(310)로는 냉각수가 유동되지 않으며, 차 실내 난방은 수냉 응축기(220)에서 열교환된 고온의 냉각수를 이용한 실내열교환기(440)에서 수행되고, 배터리(350)의 방열은 칠러(252)에서 열교환된 저온의 냉각수를 이용하여 수행된다. 이 때 압축기(210)는 중속으로 구동되는 것이 바람직하다.

즉 본 실시예에서는 냉각수 순환라인(300)과 구성이 간단한 냉매 순환라인(200)을 활용하여 난방모드를 수행하는 동시에 전장품열교환기(460)를 통해 전장품을 냉각하고, 또한 배터리(350)를 냉각할 수 있음에 특징이 있다.

도 11는 본 발명의 제3 실시예에 의한 난방 및 제상모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인(200)를 도시한 구성도이고, 도 12은 도 11의 냉각수 순환라인(300)과 냉매 순환라인(200)을 함께 도시한 구성도이다.

도 11 및 도 12와 같이, 본 실시예에 의한 냉매 순환라인(200)에서, 전단 팽창수단(225)은 오프 상태로 전환되고, 제1 팽창수단(241)은 냉매의 유로를 차단하며, 제2 팽창수단(251)은 냉매를 칠러(252) 측으로 흐르도록 온 상태로 전환된다. 또한 냉각수 순환라인(300)에서 제1 방향전환밸브(320)는 저온 라디에이터(310) 측으로의 냉각수 유로를 차단하고, 제1합류수단(330)과 제2워터펌프(410) 측의 유로를 개방한다. 또한 냉각수 순환라인(300)에서 제2 방향전환밸브(360)는 배터리(350) 측으로의 유로를 차단하고, 칠러(252)와 제2합류수단(470) 측으로의 유로를 개방한다.

제3 방향전환밸브(420)는 독립적인 제2 냉각수 순환라인(302)을 형성하도록 제1관(421)과 제3관(423)이 연통되고, 제2관(422)과 제4관(424)이 연통된다.

제4 냉각수 순환라인(304)이 형성되지 않음에 따라 제1워터펌프(340)는 동작하지 않으며, 제2워터펌프(410)는 제1합류수단(330)에서 제1 방향전환밸브(320)를 경유한 냉각수를 제3 방향전환밸브(420)로 유동시킨다.

이 때 독립적인 제2 냉각수 순환라인(302)의 형성에 따라 제3워터펌프(450)는 수냉 응축기(220)에서 열교환된 고온의 냉각수를 제2 냉각수 순환라인(302)를 따라 순환시킨다. 상기 제2 냉각수 순환라인(302)를 따라 흐르는 고온의 냉각수는 실내열교환기(440)에서 열교환되고, 온도조절도어(151)는 공조케이스(150)의 공기가 실내열교환기(440)를 경유하도록 조절되어 실내에 더운공기를 토출하게 된다.

또한 냉매 순환라인(200)을 기준으로 전단 팽창수단(225)의 온 상태에 의하여 수냉 응축기(220)는 응축기 역할을 하여 수냉 응축기(220)을 경유하는 냉각수가 흡열하게 된다. 이 경우 상기 실외열교환기(230)도 가동하여 응축기 역할을 할 수 있다. 또한 칠러(252)에서 저온의 냉매와 열교환된 저온의 냉각수는 전장품열교환기(460)를 냉각시키게 된다.

이 때 상기 제1 팽창수단(241)은 증발기(242)로의 냉매 흐름을 차단하고, 공조케이스(150)의 블로어가 공기를 송풍하여 제상모드를 수행할 수 있게 되는 것이다.

즉 본 실시예에서는 상기 저온 라디에이터(310)로는 냉각수가 유동되지 않으며, 차 실내 난방은 수냉 응축기(220)에서 열교환된 고온의 냉각수를 이용한 실내열교환기(440)에서 수행되고, 전장품열교환기(460)의 방열은 칠러(252)에서 열교환된 저온의 냉각수를 이용하여 수행된다. 아울러 제1 팽창수단(241)의 차단과 블로어의 작동으로 제상모드를 수행하게 된다. 이 때 압축기(210)는 중속으로 구동되는 것이 바람직하다.

즉 본 실시예에서는 난방모드를 수행하는 동시에 칠러(252)를 통해 전장품열교환기(460)를 통한 전장품을 냉각하며, 제상모드를 수행할 수 있음에 특징이 있다.

또한 발명의 제4 실시예로써, 도 12에 도시된 냉각수 순환라인(300)을 그대로 가져오되, 도 13과 같은 냉매 순환라인(200)를 형성하여 난방 및 제습모드를 수행할 수 있다.

자세하게는 도 13과 같이, 본 실시예에 의한 냉매 순환라인(200)에서, 전단 팽창수단(225)은 오프 상태로 설정되고, 제1 팽창수단(241)은 온 상태로 증발기(242)로 냉매를 흐르게 하고, 제2 팽창수단(251)은 온 상태로 냉매를 칠러(252) 측으로 흐르게 한다. 이에 따라 공조케이스(150)의 공기가 증발기(242)와 차가운 증발기(242)와 열교환되어 차실내의 제습을 수행할 수 있게 되는 것이다.

도 14는 본 발명의 제5 실시예에 의한 냉방모드 및 배터리 냉각모드를 설명하기 위한 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매 순환라인(200)를 도시한 구성도이고, 도15는 도 14의 냉매 순환라인(200)과 냉각수 순환라인(300)을 함께 도시한 구성도이다.

우선 도 14 및 도 15과 같이, 본 실시예에 의한 냉매 순환라인(200)에서, 전단 팽창수단(225) 및 제2 팽창수단(251)은 오프 상태로 제1 팽창수단(241)은 온 상태로 전환된다. 냉각수 순환라인(300)에서 제1 방향전환밸브(320)는 제1합류수단(330) 측의 유로를 개방하여 제1 냉각수 순환라인(301)을 형성하고, 제2워터펌프(410) 측의 유로를 개방한다.

또한 냉각수 순환라인(300)에서 제2 방향전환밸브(360)는 칠러(252) 측으로의 유로를 차단하여, 제2합류수단(470) 측으로의 유로를 개방한다. 제3 방향전환밸브(420)는 제5 냉각수 순환라인(305)를 형성하도록 제1관(421)과 제2관(422)이 연통되고, 제3관(423)과 제4관(424)이 연통된다.

제1워터펌프(340)는 제1 방향전환밸브(320)에서 유입된 냉각수를 배터리(350) 측으로 유동시켜 제1 냉각수 순환라인(301)으로 순환시킨다. 제2워터펌프(410)는 제1 방향전환밸브(320)에서 유입된 냉각수를 제3 방향전환밸브(420)로 유동시키고 제3워터펌프(450)는 수냉 응축기(220)에서 유입되는 냉각수를 제3 방향전환밸브(420)의 제4관(424)으로 유동시켜, 제2워터펌프(410)와 제3워터펌프(450)에 의해 냉각수가 제5 냉각수 순환라인(305)으로 순환된다.

즉 본 실시예에서는 제1 냉각수 순환라인(301)과 제5 냉각수 순환라인(305)이 형성되며, 제4 냉각수 순환라인(304)은 형성되지 않는다.

구성이 비교적 간단한 냉매 순환라인(200)을 기준으로 전단 팽창수단(225)의 오프 상태에 의하여 수냉 응축기(220)와 실외열교환기(230)은 응축기 역할을 하며, 제1 팽창수단(241)의 작동으로 증발기(242)에서는 공조케이스(150)의 공기를 냉각하고, 온도조절도어(151)는 냉각된 공기가 실내열교환기(440)를 바이패스하도록 하여 증발기(242)를 통과한 냉풍이 차 실내로 토출된다. 한편, 제2 방향전환밸브(360)에 의하여 제4 냉각수 순환라인(304)이 형성되지 않으므로 칠러(252)는 그 기능을 하지 않는다.

냉각수 순환라인(300)라인을 기준으로 저온 라디에이터(310)에서 냉각된 냉각수는 제1 냉각수 순환라인(301)을 따라 배터리(350)에서 흡열된다. 또한 저온 라디에이터(310)에서 냉각된 냉각수는 제5 냉각수 순환라인(305)을 따라 수냉 응축기(220) 및 전장품열교환기(460)에서 흡열된 후 다시 저온 라디에이터(310)으로 유입된다.

이 때 본 실시예에서는 칠러(252), 냉각수가열수단(430) 및 실내열교환기(440)는 기능을 하지 않으며, 압축기(210)는 저속으로 구동되는 것이 바람직하다.

즉 본 실시예에서는 냉방모드를 수행하는 동시에 전장품열교환기(460)를 통해 전장품을 냉각하고, 배터리(350)를 냉각할 수 있음에 특징이 있다.

결과적으로 본 발명에서 냉매 순환라인(200)에 순환되는 냉매는 방향이 항상 동일하고, 구조가 간단하여 고가의 냉매 방향전환밸브를 사용하지 않아도 되므로, 유지/보수가 간편하고, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 간단한 구조의 냉매 순환라인(200)으로도 냉각수 순환라인(300)을 적용하여 배터리(350)의 승온 및 냉각, 전장품열교환기(460)의 승온 및 냉각이 모두 가능하고, 전장품, 배터리(350)의 폐열을 최대한 회수하여 활용할 수 있다.

즉 본 발명의 구성에서 상기 수냉 응축기(220)는 냉방모드에서는 저온 라디에이터(310)에 의한 저온의 냉각수와 열교환되는 냉매 순환라인(200) 상의 응축기 기능을 하고, 난방모드에서는 냉각수 순환라인(300) 상 실내열교환기(440)과 연통되어 실내 난방 기능을 수행하게 된다.

또한 상기 칠러(252)는 냉방 모드에서는 저온의 냉매와 열교환된 냉각수로 배터리(350)를 냉각하고, 난방 모드에서는 냉각수 순환라인(300) 상에서 전장품 및 배터리(350)의 폐열 회수하여 실내열교환기(440)를 통해 실내 난방 기능을 수행할 수 있다.

상기 냉각수가열수단(430)은 운전 시에는 실내 난방용으로, 배터리(350)의 충전 시에는 배터리(350)의 승온용으로 사용될 수 있다. 즉 상기 냉각수가열수단(430)은 전기히터로 구성될 수 있으며 실내열교환기(440)의 일측에 상시 연결된다.

또한 상술한 바와 같이 냉각수가열수단(430)과, 칠러(252), 전장품열교환기(460), 수냉 응축기(220) 및 배터리(350)는 제1, 2, 3방향전환밸브(320, 360, 420)에 의하여 냉각수라인이 서로 분리되거나 연결되어 폐열의 회수 및/또는 승온이 상호 가능해지는 효과가 있다.

마찬가지로 냉매 순환라인(200)의 간단한 구조와 함께 냉각수 순환라인(300) 상에 배치되는 제1, 2, 3방향전환밸브(320, 360, 420)의 조작으로 전장품의 냉각, 배터리(350)의 냉각 및 승온이 모두 가능한 효과가 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템을 각 공조 모드별 3개의 팽창수단, 즉, 전단 팽창수단(225), 제1 팽창수단(241) 및 제2 팽창수단(251)의 동작을 중심으로 다시 설명한다.

전단 팽창수단(225), 제1 팽창수단(241) 및 제2 팽창수단(251)은 각 모드에 따라 팽창, 유통, 차단의 기능을 수행한다. 즉, 3개의 팽창수단은 냉매를 팽창하거나, 냉매를 팽창없이 통과시키거나, 냉매를 차단하는 3가지 기능을 적절히 수행한다.

냉방 모드 시, 상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 미팽창시키고 통과시킨다. 또한, 냉방 모드 시, 제1 냉각수 순환라인(301)과 제2 냉각수 순환라인(302)은 제3 방향전환밸브(420)에 의해 직렬로 연결된다. 칠러(252)로 배터리 냉각시 배터리와 전장품 냉각수 라인은 분리된다. 이 경우, 제2 팽창수단(241) 및 제2 팽창수단(251)은 냉매를 팽창시킨다.

상세하게는, 냉방 모드 시, 봄, 가을과 같이 냉방 부하가 상대적으로 작은 경우, 즉, 냉방 부하가 기준치보다 작은 경우, 증발기(242)로 냉방이 수행된다. 이 경우, 기준치는 평균 기온이 20℃ 이상인 여름, 평균 기온이 5℃ 이하인 겨울, 6℃ 내지 19℃ 인 봄, 가을을 기준으로 산정할 수 있다. 아울러, 칠러(252)는 미동작되며, 배터리 또는 전장품은 저온 라디에이터(310)로 냉각된다.

또한, 냉방 모드 시, 여름과 같이 냉방 부하가 상대적으로 큰 경우, 즉, 냉방 부하가 기준치보다 큰 경우, 증발기(242)로 냉방이 수행된다. 아울러, 배터리는 칠러(252)로 냉각되며, 전장품은 저온 라디에이터(310)로 냉각된다. 이 경우, 배터리와 전장품 냉각수 라인은 분리된다.

한편, 난방 모드 시, 상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 팽창시킨다. 아울러, 난방 모드 시, 제1 냉각수 순환라인(301)과 제2 냉각수 순환라인(302)은 분리된다.

상세하게는, 난방 모드 시 비교적 추운 겨울철 환경인 경우, 주로 수냉 응축기(220)의 폐열로 냉매가 냉각수를 가열하여 난방을 수행한다. 만약, 수냉 응축기(220)의 폐열 온도가 낮을 경우 전열히터인 냉각수가열수단(430)로 난방을 수행할 수 있다. 아울러, 배터리 또는 전장품의 폐열로도 난방을 수행할 수 있다. 아울러, 칠러(252)로 배터리 폐열 회수 시, 폐열 온도가 높지 않을 경우 배터리 인근 냉각수 라인(304)을 차단한다. 또한, 난방 모드 시 비교적 따뜻한 환경인 경우, 압축기(210)는 작동 정지되어 냉매는 순환되지 않고 전장품 폐열로 난방을 수행할 수 있다.

더욱 상세하게는, 제상 난방 시, 전단 팽창수단(225)은 냉매를 팽창시키지 않고 통과시킨다. 증발기(242) 전단의 제1 팽창수단(241)은 냉매를 차단하며, 칠러(252) 전단의 제2 팽창수단(251)이 냉매를 팽창시킨다. 이 경우, 배터리 또는 전장품은 칠러(252)로 냉각시킨다.

또한, 제상 제습 난방 시, 전단 팽창수단(225)은 냉매를 팽창시키지 않고 통과시킨다. 증발기(242) 전단의 제1 팽창수단(241) 및 칠러(252) 전단의 제2 팽창수단(251)은 냉매를 팽창시킨다. 이 경우, 배터리 또는 전장품은 칠러(252)로 냉각시킨다.

아울러, 폐열 난방 시, 압축기(210)는 OFF되어 냉매 순환라인은 미구동되며, 제1 냉각수 순환라인(301)과 제2 냉각수 순환라인(302)이 연결된다.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

150 : 공조케이스 151 : 온도조절도어
200 : 냉매 순환라인 210 : 압축기
220 : W/C열교환기 225 : 전방팽창수단
230 : 실외열교환기 240 : 제1냉매 순환라인
241 : 제1팽창수단 242 : 냉방열교환기
250 : 제2냉매 순환라인 251 : 제2팽창수단
252 : 칠러 260 : 어큐뮬레이터
300 : 냉각수 순환라인 301 : 제1 냉각수 순환라인
302 : 제2 냉각수 순환라인 303 : 제3 냉각수 순환라인
304 : 제4 냉각수 순환라인 305 : 제5 냉각수 순환라인
306 : 제6 냉각수 순환라인 310 : 저온 라디에이터
311 : 송풍팬 320 : 제1 방향전환밸브
330 : 제1합류수단 340 : 제1워터펌프
350 : 배터리 360 : 제2 방향전환밸브
410 : 제2워터펌프 420 : 제3 방향전환밸브
421 : 제1관 422 : 제2관
423 : 제3관 424 : 제4관
430 : 냉각수가열수단 440 : 실내열교환기
450 : 제3워터펌프 460 : 전장품열교환기
470 : 제2합류수단

Claims (16)

1. 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기(210);
   압축된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축하는 수냉 응축기(220);
   응축된 냉매를 공조 모드에 따라 팽창 또는 미팽창 통과시키는 전단 팽창수단(225);
   상기 전단 팽창수단(225)을 통과한 냉매를 공기와 열교환시키는 실외 열교환기(230);
   상기 실외 열교환기(230)를 통과한 냉매를, 상기 전단 팽창수단(225)이 냉매를 팽창하는지에 따라 팽창 또는 미팽창 통과시키는 제1 팽창수단(241);
   상기 제1 팽창수단(241)을 통과한 냉매를 공조풍과 열교환시켜 실내를 냉방하는 증발기(242); 및
   상기 수냉 응축기(220)에서 냉매와 열교환한 냉각수를 공조풍과 열교환시켜 실내를 난방하는 실내열교환기(440)를 포함하는 차량용 열관리 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 챙창수단(241)과 병렬로 연결되는 제2 팽창수단(251); 및
   상기 제2 팽창수단(251)에 연결되고 냉매와 냉각수를 열교환시키는 칠러(252)가 더 구비되는 차량용 열관리 시스템.
3. 제2 항에 있어서,
   냉매가 순환되는 냉매 순환라인(200)과, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환라인(300) 및 상기 증발기(242) 및 실내열교환기(440)를 수용하여 공조풍과 열교환시키는 공조케이스(150)를 포함하고,
   상기 증발기(242)는 냉매 순환라인(200) 상에 배치되며, 상기 실내열교환기(440)는 냉각수 순환라인(300) 상에 배치되는 차량용 열관리 시스템.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 냉매 순환라인(200)에는, 순차로 압축기(210), 수냉 응축기(220), 전단 팽창수단(225), 실외열교환기(230), 제1 팽창수단(241), 증발기(242), 제2 팽창수단(251), 칠러(252)가 배치되며,
   상기 냉각수 순환라인(300)에는, 순차로 저온 라디에이터(310), 수냉 응축기(220), 실내열교환기(440), 배터리(350), 전장품열교환기(460) 및 칠러(252)가 배치되는 차량용 열관리 시스템.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 냉각수 순환라인(300)은:
   배터리(350)와 저온 라디에이터(310)를 순환하는 제1 냉각수 순환라인(301);
   수냉 응축기(220)와 실내열교환기(440)를 순환하는 제2 냉각수 순환라인(302);
   저온 라디에이터(310)와 전장품열교환기(460)를 순환하는 제3 냉각수 순환라인(303);
   배터리(350)와 칠러(252)를 순환하는 제4 냉각수 순환라인(304);
   상기 제2 냉각수 순환라인(302)과 제3 냉각수 순환라인(303)에 연결되는 제3 방향전환밸브(420)를 포함하여 형성되는 제5 냉각수 순환라인(305); 및
   전장품열교환기(460)와 칠러(252)를 순환하는 제6 냉각수 순환라인(306)을 구비하는 차량용 열관리 시스템.
6. 제5 항에 있어서,
   난방 모드 시, 상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 팽창시키고,
   냉방 모드 시, 상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 미팽창시키고 통과시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
7. 제6 항에 있어서,
   난방 모드 시, 제1 냉각수 순환라인(301)과 제2 냉각수 순환라인(302)이 분리되며,
   냉방 모드 시, 제1 냉각수 순환라인(301)과 제2 냉각수 순환라인(302)은 제3 방향전환밸브(420)에 의해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
8. 제6 항에 있어서,
   냉방 모드 시,
   냉방 부하가 기준치보다 작은 경우,
   상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 미팽창 통과시키고,
   상기 제1 팽창수단(241)은 상기 냉매를 팽창시키며,
   상기 제2 팽창수단(251)은 상기 냉매의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
9. 제6 항에 있어서,
   냉방 모드 시,
   냉방 부하가 기준치보다 작은 경우,
   증발기(242)로 냉방이 수행되고, 칠러(252)는 미동작되며, 배터리 또는 전장품은 저온 라디에이터(310)로 냉각되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
10. 제6 항에 있어서,
    냉방 모드 시,
    냉방 부하가 기준치보다 큰 경우,
    상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 미팽창 통과시키고,
    상기 제1 팽창수단(241)은 상기 냉매를 팽창시키며,
    상기 제2 팽창수단(251)은 상기 냉매를 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
11. 제6 항에 있어서,
    냉방 모드 시,
    냉방 부하가 기준치보다 큰 경우,
    증발기(242)로 냉방이 수행되고, 배터리는 칠러(252)로 냉각되며, 전장품은 저온 라디에이터(310)로 냉각되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
12. 제6 항에 있어서,
    제상 난방 시, 상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 통과시키고, 증발기(242) 전단의 제1 팽창수단(241)은 냉매를 차단하며, 칠러(252) 전단의 제2 팽창수단(251)이 냉매를 팽창시키며, 배터리 또는 전장품은 칠러(252)로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
13. 제6 항에 있어서,
    제상 제습 난방 시, 상기 전단 팽창수단(225)은 냉매를 통과시키고, 증발기(242) 전단의 제1 팽창수단(241) 및 칠러(252) 전단의 제2 팽창수단(251)은 냉매를 팽창시키며, 배터리 또는 전장품은 칠러(252)로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
14. 제6 항에 있어서,
    폐열 난방 시, 압축기(210)가 OFF되어 냉매 순환라인은 미구동되며, 제1 냉각수 순환라인(301)과 제2 냉각수 순환라인(302)이 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
15. 제6 항에 있어서,
    난방 모드 시, 수냉 응축기(220) 폐열로 난방을 수행하며, 수냉 응축기(220) 폐열이 기준치보다 작을 경우 냉각수가열수단(430)으로 난방을 수행하는 것을 특징으로 하는 열관리 시스템.
16. 제5 항에 있어서,
    상기 저온 라디에이터(310)에서 냉각된 냉각수에 의해 배터리(350)가 냉각되고, 상기 수냉 응축기(220)에서 고온의 냉매와 열교환된 고온의 냉각수에 의해 실내열교환기(440)가 가열되며, 상기 저온 라디에이터(310)에서 냉각된 냉각수가 전장품열교환기(460)를 통과하고, 상기 칠러(252)에서 저온의 냉매와 열교환된 저온의 냉각수에 의해 배터리(350)와 전장품열교환기(460)가 냉각되는 차량용 열관리 시스템.

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