KR20200061460A - Air-conditioning system for electric vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하는 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air-conditioning system for an electric vehicle, and more specifically, by integrating a battery chiller and a waste heat chiller to drive only the water pump of the battery coolant line to selectively select battery cooling while simultaneously obtaining a heating heat source, conventional air cooling It relates to a heating and cooling system for an electric vehicle that applies a full water-cooled condenser, excluding outdoor condensers.
일반적으로 전기자동차에서는 차량 구동을 위한 구동모터나 고전압 정션박스(HV J/BOX), 인버터를 포함한 모터제어기(MCU:Motor Control Unit), 전력변환장치(LDC:Low Voltage DC/DC Converter), 기타 각종 제어기 및 고전압 부품 등의 전장 부품들을 열해 방지 및 내구성능 유지를 위해 냉각하고 있는데, 통상 냉각수를 이용하는 수냉식이 적용되고 있다.In general, in electric vehicles, a driving motor for driving a vehicle, a high voltage junction box (HV J/BOX), a motor control unit (MCU) including an inverter, a low voltage DC/DC converter (LDC), etc. Various controllers and electric components such as high voltage parts are heated to cool to prevent and maintain durability, and water cooling using cooling water is usually applied.
이러한 수냉식에서는 각 전장 부품을 순환한 냉각수의 열을 라디에이터(이하, 전장 라디에이터라 함)를 통해 방출하게 되는데, 전기자동차의 전장 라디에이터는 일반 엔진(내연기관) 자동차에 사용되는 엔진 라디에이터와 마찬가지로 공냉식으로 냉각수의 열을 방출하고 있다.In such a water cooling type, heat of cooling water circulated through each electric component is discharged through a radiator (hereinafter, referred to as an electric radiator). The electric vehicle radiator of an electric vehicle is air-cooled like an engine radiator used in a general engine (internal combustion engine) vehicle. It is releasing heat from the coolant.
전기자동차의 경우, 엔진 대신 전장 부품을 수냉식으로 냉각해야 하므로, 기존의 엔진 라디에이터 대신 전장 라디에이터를 설치하여, 냉각팬에 의해 흡입되는 외기 또는 주행풍을 전장 라디에이터로 통과시킴으로써 냉각수의 열을 방출시키는 것이다.In the case of an electric vehicle, since the electric parts must be cooled by water cooling instead of the engine, the electric radiator is installed instead of the conventional engine radiator, thereby dissipating heat from the cooling water by passing outside air or driving wind sucked by the cooling fan through the electric radiator. .
통상 전기자동차의 냉각시스템은 전장 부품(VSD100, MCU, LDC, HV J/BOX, Motor)을 통과하는 냉각수라인, 냉각수의 열을 방출시키기 위한 공냉식 라디에이터, 냉각수 펌프, 냉각팬 등으로 구성되어 있으며, 이때 전장 라디에이터는 에어컨용 콘덴서의 뒤쪽에 배치된다.Normally, the cooling system of an electric vehicle consists of a cooling water line passing through electric components (VSD100, MCU, LDC, HV J/BOX, Motor), an air-cooled radiator to discharge heat from the cooling water, a cooling water pump, and a cooling fan. At this time, the full-length radiator is placed behind the condenser for the air conditioner.
에어컨용 콘덴서와 전장 라디에이터는 전후로 배치되어 공통적으로 냉각팬의 흡입공기 또는 주행풍에 의해 냉각되는 공냉식 방식을 적용하고 있지만, 콘덴서는 팽창밸브, 증발기 및 압축기와 함께 독립된 냉동계를 구성하면서 냉매의 열을 공냉식으로 방출시키는 구성이고, 전장 라디에이터는 각종 고전압 전장 부품으로부터 열교환되어 나온 냉각수를 냉각하는 역할을 수행하게 된다.Air conditioner condenser and electric radiator are arranged in front and rear, and air cooling method is commonly applied, which is cooled by the intake air or running wind of the cooling fan, but the condenser constitutes an independent refrigeration system with an expansion valve, an evaporator, and a compressor, and heats the refrigerant. It is configured to discharge air-cooled, and the electric field radiator serves to cool the cooling water that has been heat-exchanged from various high-voltage electric components.
그러나 전장 라디에이터, 콘덴서 등 종래 냉각모듈의 가장 큰 문제점은 전장 부품 냉각을 위한 전장라디에이터의 방열성능 및 용량 부족을 고려하여 전장 라디에이터의 두께 증대 등을 도모하려 하여도 그 제한된 설치공간으로 인해 한계가 있다는 점이다.However, the biggest problem of the conventional cooling module such as an electric radiator and a condenser is that there are limitations due to the limited installation space even if an attempt is made to increase the thickness of the electric radiator in consideration of the heat dissipation performance and capacity of the electric radiator for cooling the electric components. It is a point.
전장 라디에이터의 두께를 증대시키는 경우, 제한된 설치공간에서 콘덴서의 두께를 축소해야 하므로 콘덴서 축소로 인해 차량의 냉방성능이 불리해질 뿐만 아니라, 콘덴서의 두께 유지시에는 전장 라디에이터의 두께 증대로 인해 냉각모듈 전체의 두께가 증가하므로 설치공간 확보가 어려워진다.When the thickness of the full-length radiator is increased, the thickness of the condenser must be reduced in a limited installation space, so the cooling performance of the vehicle is disadvantageous due to the reduction of the condenser, and when maintaining the thickness of the condenser, the entire cooling module due to the increase in the thickness of the full-length radiator. As the thickness of increases, it becomes difficult to secure the installation space.
그리고 콘덴서가 전장 라디에이터의 전방에 배치되므로 전장 라디에이터에서는 차량 전방으로부터 유입되는 외기의 저항, 즉 통기 저항이 증가하게 되면서 전장 부품의 냉각성능 저하를 초래한다.In addition, since the condenser is disposed in front of the full-length radiator, in the full-length radiator, the resistance of the outside air flowing in from the front of the vehicle, that is, the ventilation resistance increases, resulting in a decrease in the cooling performance of the electric components.
종래의 기술로는 공개특허 제10-2012-0059730호(2012.06.11)를 참조할 수 있다.As a conventional technique, reference may be made to Patent Publication No. 10-2012-0059730 (2012.06.11).
또한, 낮은 외기온(-20℃)에 장시간 방치 시, 실외컨덴서에 액냉매가 적체되는 현상으로 냉매 부족 현상이 발생하였고, 전기 자동차의 모터 부하 처리시 내연기관 대비 과한 냉각이 필요 없음에 따라 쿨링모듈의 경량화, 원가 절감의 목적으로 공냉식 컨덴서의 유효면적이 축소되어, 냉방성능이 저하되고 고압이 상승하여 압축기 소비전력이 증대되는 문제점이 발생하였다.In addition, when left at a low ambient temperature (-20°C) for a long time, a refrigerant shortage occurred due to the accumulation of liquid refrigerant in the outdoor condenser, and when processing the motor load of the electric vehicle, the cooling module is not required as excessive cooling compared to the internal combustion engine For the purpose of weight reduction and cost reduction, the effective area of the air-cooled condenser is reduced, and the cooling performance is lowered and the high pressure is increased, thereby increasing the power consumption of the compressor.
본 발명은 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention integrates the battery chiller and the waste heat chiller to drive only the water pump of the battery coolant line to selectively select the battery cooling and at the same time obtain a heating heat source, thereby reducing the power consumption of the electric compressor to improve the driving distance, and conventional Excluding air-cooled outdoor condensers, full-water-cooled condensers are applied to provide a cooling and cooling system for electric vehicles that can prevent liquid refrigerant accumulation, reduced cooling performance due to reduced effective area, and high-pressure rise by applying a conventional air-cooled condenser. The purpose is to do.
본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 전기자동차용 냉난방 시스템은 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기로 순환시키는 냉매순환라인과, 배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 전장품이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인과, 상기 제1팽창밸브의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시키는 제1냉매분기라인과, 상기 제1냉매분기라인 상에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하는 제2팽창밸브와, 상기 제1냉매분기라인 중 제2팽창밸브 후방에 구비되어, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환 시키는 칠러를 포함한다. In the heating and cooling system for an electric vehicle using a heat pump according to the present invention, a refrigerant circulation line for circulating refrigerant through an electric compressor, an indoor condenser, a first expansion valve, and an evaporator to selectively heat and cool the vehicle interior, and the battery is cooled A first cooling water circulating line selectively circulating the cooling water, a second cooling water circulating line selectively circulating the cooling water so that the electrical components are cooled, and one side branching from the inlet end of the first expansion valve, and the other side is the electric compressor The first refrigerant branch line is connected to the inlet of the selectively to flow the refrigerant, and is provided on the first refrigerant branch line, the second refrigerant is selectively opened and closed to expand and flow the refrigerant flowing through the first refrigerant branch line An expansion valve and a second expansion valve provided behind the first expansion branch line to accommodate the expanded refrigerant in the second expansion valve, and flowing along the first cooling water circulation line and the second cooling water circulation line, respectively. It includes a chiller that exchanges cooling water with a refrigerant.
이때 본 발명에 따른 상기 제1냉각수순환라인에는 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제1워터펌프와, 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 수가열수단을 포함한다.At this time, the first cooling water circulation line according to the present invention includes a first water pump forcibly flowing cooling water flowing along the first cooling water circulation line, and a water heating means for heating cooling water flowing along the first cooling water circulation line. It includes.
그리고 본 발명에 따른 상기 제2냉각수순환라인에는 상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제2워터펌프를 포함한다.In addition, the second cooling water circulation line according to the present invention includes a second water pump forcibly flowing cooling water flowing along the second cooling water circulation line.
또한, 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 냉매순환라인 중 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이에 구비되어, 상기 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이의 냉매순환라인을 개폐하는 2웨이밸브와, 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유출단 측에 연결되는 제2냉매분기라인과, 상기 제1냉각수순환라인 중 배터리의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리의 유입단 측에 연결되는 제1냉각수분기라인과, 상기 제2냉각수순환라인 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품의 유입단 측에 연결되는 제2냉각수분기라인과, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환 시키는 수냉컨덴서를 포함한다.In addition, the heating and cooling system for an electric vehicle according to the present invention is provided between the indoor condenser and the first expansion valve among the refrigerant circulation lines, and a 2-way valve that opens and closes the refrigerant circulation line between the indoor capacitor and the first expansion valve, One side is branched from the inlet end side of the 2-way valve in the refrigerant circulation line, and the other side is a second refrigerant branch line connected to the outlet end side of the 2-way valve in the refrigerant circulation line, and a battery in the first coolant circulation line One side is branched from the outlet end of the, the other side is branched from the outlet side of the first coolant branch line connected to the inlet end of the battery, and the second coolant circulation line, and the other side is the electronic component. The second cooling water branch line connected to the inlet end of the, and the second refrigerant branch line, the first cooling water branch line and the second cooling water branch line superimposed on the second refrigerant branch line, the first cooling water branch line and It includes a water cooling condenser for selectively heat-exchanging the refrigerant and the cooling water flowing along the second cooling water branch line.
여기서 본 발명에 따른 상기 제1냉각수분기라인에는 상기 제1냉각수분기라인 상에 구비되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제3워터펌프와, 상기 제1냉각수분기라인 중 제3워터펌프의 유입단 측에 일측이 연결되고, 타측은 수냉컨덴서의 유출단 측에 연결되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 유동시키는 제1냉각수바이패스라인과, 상기 제1냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 배터리라디에이터를 포함한다.Here, the first cooling water branch line according to the present invention is provided on the first cooling water branch line, a third water pump forcibly flowing cooling water flowing along the first cooling water branch line, and the first cooling water branch line Of the third water pump, one side is connected to the inlet end side of the third water pump, and the other side is connected to the outlet end side of the water cooling condenser, the first cooling water bypass line for flowing the cooling water flowing along the first cooling water branch line, and It is provided on the inlet end side of the water cooling condenser of the first cooling water branch line, and includes a battery radiator for air cooling the cooling water before entering the water cooling condenser.
더불어 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제2냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 전장품라디에이터를 포함한다.In addition, the heating and cooling system for an electric vehicle according to the present invention includes an electrical equipment radiator provided on the inlet end of the water cooling condenser among the second cooling water splitter lines to air-cool the cooling water before entering the water cooling condenser.
또한 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 냉매순환라인 중 전동압축기의 후방에 배치되어, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하는 어큐뮬레이터를 포함한다.In addition, the heating and cooling system for an electric vehicle according to the present invention includes an accumulator disposed at the rear of the electric compressor among the refrigerant circulation lines and separating the introduced refrigerant into a liquid phase and a gas phase while only flowing the gas phase refrigerant.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.Effects shown by the heating and cooling system for an electric vehicle according to the present invention are as follows.
배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있다.By integrating the battery chiller and the waste heat chiller, only the water pump of the battery coolant line is driven to selectively heat the battery and at the same time obtain a heating heat source, reducing the power consumption of the electric compressor to improve the driving distance and improve the conventional air-cooled outdoor condenser. Excluding, by applying the full (Full) water-cooled condenser, it is possible to prevent the liquid refrigerant accumulation of the conventional air-cooled condenser, cooling performance reduction and high pressure rise due to reduction of effective area.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 제습모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing an air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing a circulation process of a refrigerant in a heating mode of an air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing a circulation process of a refrigerant in a heating dehumidifying mode of an air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a circulation process of a refrigerant in a heating and battery cooling mode of an air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing a circulation process of a refrigerant in a cooling mode of an air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing a circulating process of a refrigerant in a cooling and battery cooling mode of an air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of being able to be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, and at the time of this application, they can be replaced evenly It should be understood that there may be one variation.
본 발명은 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있는 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The present invention integrates the battery chiller and the waste heat chiller to drive only the water pump of the battery cooling water line to obtain the heating heat source while cooling the battery, thereby reducing the power consumption of the electric compressor, improving the driving distance, and conventional air-cooled outdoor Except for the condenser, by applying a full (cooled) water-cooled condenser, the air-cooling system for electric vehicles that can prevent liquid refrigerant accumulation, reduced cooling performance due to reduction of effective area and high pressure rise phenomenon of a conventional air-cooled condenser, Referring to the drawings as follows.
도 1 내지 도 6을 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 냉매순환라인(100), 제1냉각수순환라인(200), 제2냉각수순환라인(300), 제1냉매분기라인(400), 제2팽창밸브(410) 및 칠러(420)가 포함되는데, 먼저 상기 냉매순환라인(100)은 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기(110), 실내컨덴서(120), 제1팽창밸브(130), 증발기(140)로 순환시킨다.1 to 6, the cooling and heating system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a
그리고 상기 제1냉각수순환라인(200)은 배터리(B)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키고, 상기 제2냉각수순환라인(300)은 전장품(PE)이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시킨다.In addition, the first cooling
도 1을 참조한 상기 냉매순환라인(100), 제1냉각수순환라인(200), 제2냉각수순환라인(300)를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.The
먼저, 상기 냉매순환라인(100) 상에는 상기 전동압축기(110)가 구비되는데, 상기 전동압축기(110)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출한 구동신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 유출한다. First, the
그리고 상기 실내컨덴서(120)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 히팅하고, 상기 증발기(140)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각한다.In addition, the
이때 상기 전동압축기(110)와 상기 실내컨덴서(120)는 냉매순환라인(100)에 의해 서로 연결되는데, 상기 냉매순환라인(100)은 상기 전동압축기(110)의 유출단과 일측이 연결되고, 타측은 상기 실내컨덴서(120)의 유입단과 연결되어, 상기 전동압축기(110)에서 압축된 냉매가 상기 실내컨덴서(120)로 유입된다.At this time, the
상기 실내컨덴서(120)로 유입된 냉매는 상기 실내컨덴서(120)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기를 히팅하고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.The refrigerant flowing into the
또한, 상기 실내컨덴서(120)와 상기 증발기(140)는 냉매순환라인(100)으로 연결되는데, 상기 냉매순환라인(100)은 상기 실내컨덴서(120)의 유출단과 일측이 연결되고, 타측은 상기 증발기(140)의 유입단과 연결되어, 상기 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매는 상기 증발기(140)로 유입된다.In addition, the
이때 상기 냉매순환라인(100) 상에는 제1팽창밸브(130)가 구비되는데, 상기 제1팽창밸브(130)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 상기 냉매순환라인(100)을 선택적으로 개폐하고, 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매를 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)시켜, 팽창된 냉매가 상기 증발기(140)로 유입되도록 한다.At this time, a
상기 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상기 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기를 냉각하고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.After being expanded by the
여기서 상기 실내컨덴서(120) 및 증발기(140)는 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비되는데, 상기 공조유닛의 하우징(1) 선단에는 송풍수단(2)이 구비되고, 상기 송풍수단(2)의 후방에는 상기 증발기(140)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 송풍수단(2)의 구동으로 자동차 외부에서 유입된 외기 또는 자동차 실내에서 유입된 내기가 급기로 전환되면서, 상기 증발기(140)를 통과한 후 후방인 자동차 실내로 송풍된다.Here, the
그리고 상기 증발기(140)의 후방에는 격벽으로 난방통로(3) 및 냉방통로(4)로 구획되고, 상기 격벽의 선단에는 통로개폐도어(5)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 통로개폐도어(5)의 회전으로 상기 난방통로(3) 또는 냉방통로(4)가 선택적으로 개폐된다.And the rear of the
이때 상기 난방통로(3)에는 상기 실내컨덴서(120)가 구비되어, 상기 난방통로(3)를 따라 유동하는 급기가 상기 실내컨덴서(120)와의 열교환으로 히팅된 후, 자동차 실내로 유입되어 난방이 이루어지도록 한다.At this time, the
또한, 상기 실내컨덴서(120) 후방에는 PTC(6)가 구비되는데, 상기 PTC(6)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 선택적으로 구동하여 상기 실내컨덴서(120)를 통과한 급기에 방열하여 열을 더하는데, 동계에 자동차 실내 난방 시 부족한 열을 PTC(6)로 보충할 수 있다.In addition, a
그리고 상기 냉매순환라인(100) 중 전동압축기(110)의 후방에는 어큐뮬레이터(150)가 배치되는데, 상기 어큐뮬레이터(150)는 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하여, 상기 전동압축기(110)로 기상 냉매만 유입되도록 한다.In addition, an
또한, 상기 냉매순환라인(100) 중 실내컨덴서(120)와 제1팽창밸브(130) 사이에는 2웨이밸브(101)가 구비되는데, 상기 2웨이밸브(101)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 상기 실내컨덴서(120)와 제1팽창밸브(130) 사이의 냉매순환라인(100)을 개폐한다.In addition, a two-
여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 제1냉매분기라인(400)이 포함되는데, 상기 제1냉매분기라인(400)은 상기 제1팽창밸브(130)의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기(110)의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시킨다.Here, the heating and cooling system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a first
더불어 상기 냉매순환라인(100)에는 제2냉매분기라인(500)이 연결되는데, 상기 제2냉매분기라인(500)은 상기 냉매순환라인(100) 중 2웨이밸브(101)의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인(100) 중 2웨이밸브(101)의 유출단 측에 연결되어, 상기 2웨이밸브(101)의 개폐에 따라 선택적으로 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매가 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하게 된다.In addition, a second
그리고 상기 제1냉매분기라인(400) 상에는 제2팽창밸브(410)가 구비되는데 상기 제2팽창밸브(410)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인(400)을 유동하는 냉매를 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)시켜 유출하고, 상기 제1냉매분기라인(400) 중 제2팽창밸브(410) 후방에는 칠러(420)가 구비되는데, 상기 칠러(420)는 상기 제2팽창밸브(410)에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환 시킨다.In addition, a
이때 상기 제1냉각수순환라인(200)은 배터리(B)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는데, 상기 제1냉각수순환라인(200)은 제1워터펌프(210)와, 수가열수단(220)이 포함된다.At this time, the first cooling
상기 제1냉각수순환라인(200) 상의 상기 제1워터펌프(210)는 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 상기 수가열수단(220)은 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수를 가열한다.The
그리고 상기 제1냉각수순환라인(200)에는 제1냉각수분기라인(600)이 연결되는데, 상기 제1냉각수분기라인(600)은 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 배터리(B)의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리(B)의 유입단 측에 연결된다.In addition, a first cooling
이때 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 상기 제1냉각수분기라인(600)의 일측이 분기되는 분기지점에는 3웨이밸브(230)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 3웨이밸브(230)의 유로 변경으로 냉각수의 유동경로 개폐 및 경로 변경된다.At this time, a three-
상기 제1냉각수분기라인(600)에는 제3워터펌프(610), 제1냉각수바이패스라인(620), 배터리라디에이터(630)이 포함되는데, 상기 제3워터펌프(610)는 상기 제1냉각수분기라인(600) 상에 구비되어, 상기 제1냉각수분기라인(600)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 상기 제1냉각수바이패스라인(620)은 상기 제1냉각수분기라인(600) 중 제3워터펌프(610)의 유입단 측에 일측이 연결되고, 타측은 수냉컨덴서(510)의 유출단 측에 연결되어, 상기 제1냉각수분기라인(600)을 따라 유동하는 냉각수를 유동시키며, 상기 배터리라디에이터(630)는 상기 제1냉각수분기라인(600) 중 수냉컨덴서(510)의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서(510)로 유입되기 전의 냉각수를 공냉 시킨다.The first cooling
그리고 상기 제2냉각수순환라인(300)은 전장품(PE)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는데, 상기 제2냉각수순환라인(300)에는 제2워터펌프(310)가 포함되어, 상기 제2워터펌프(310)가 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시킨다.In addition, the second cooling
이때 상기 제2냉각수순환라인(300)에는 제2냉각수분기라인(700)이 연결되는데, 상기 제2냉각수분기라인(700)은 상기 제2냉각수순환라인(300) 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품(PE)의 유입단 측에 연결되고, 상기 제2냉각수분기라인(700) 중 수냉컨덴서(510)의 유입단 측에는 전장품라디에이터(710)가 구비되어, 상기 수냉컨덴서(510)로 유입되기 전의 냉각수를 공냉 시킨다.At this time, a second cooling
여기서 상기 제2냉각수순환라인(300) 중 상기 제2냉각수분기라인(700)의 일측이 분기되는 분기지점에는 3웨이밸브(320)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 3웨이밸브(320)의 유로 변경으로 냉각수의 유동경로 개폐 및 경로 변경된다.Here, in the second cooling
그리고 상기 수냉컨덴서(510)은 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600) 및 제2냉각수분기라인(700) 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600) 및 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환 시킨다.And the
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드, 난방 제습모드, 난방 및 배터리 냉각모드, 냉방모드, 냉방 및 배터리 냉각모드 별 냉매 및 냉각수의 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.A circulation process of refrigerant and cooling water for each heating mode, heating dehumidification mode, heating and battery cooling mode, cooling mode, cooling and battery cooling mode of the electric vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 2 to 6 Looking at as follows.
도 2를 참조한 난방모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방하고, 냉방통로(4)는 폐쇄하도록 제어된다. In the heating mode with reference to FIG. 2, when a heating mode is selected by a signal transmitted from a control unit of a heating/cooling system or a user's selection, a passage opening/
그리고 상기 제2웨이밸브(101) 및 제2팽창밸브(410)는 개방 제어되고, 제1팽창밸브(130)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수는 제2워터펌프(310)의 구동으로 제2냉각수순환라인(300)만을 순환하게 제어된다.In addition, the
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.Under the control of the valves and water pumps, the refrigerant flows into the
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.And the refrigerant leaked from the
그리고 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수에 의해 히팅된 후, 상기 제1냉매분기라인(400)에서 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.In addition, the refrigerant introduced into the
이때 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.At this time, the cooling water circulating along the second cooling
도 3을 참조한 난방 제습모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방 제습모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방하고, 냉방통로(4)는 폐쇄하도록 제어된다. In the heating dehumidifying mode with reference to FIG. 3, when the heating dehumidifying mode is selected by a signal transmitted from a control unit of a heating/cooling system or a user's selection, a passage opening/
그리고 상기 제2웨이밸브(101), 제1팽창밸브(130) 및 제2팽창밸브(410)는 각각 개방 제어되고, 상기 냉각수는 제2워터펌프(310)의 구동으로 제2냉각수순환라인(300)만을 순환하게 제어된다.In addition, the
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(120)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.Under the control of the valves and water pumps, the refrigerant flows into the
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 상기 냉매순환라인(100)과 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, And the refrigerant leaked from the
상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 증발기(140)로 유입되어, 상기 증발기(140)를 통과하면서 자동차 실내로 제공되는 급기에서 습기를 응축시켜 제습한다.The refrigerant flowing along the
상기 증발기(140)에서 유출된 냉매는 냉매순화라인(100)을 통해 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.The refrigerant leaked from the
또한, 상기 냉매순환라인(100)에서 분기되어 상기 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하는 냉매는 상기 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.In addition, the refrigerant branching from the
그리고 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수에 의해 히팅된 후, 상기 냉매순환라인(100)로 합류하여 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.And the refrigerant introduced into the
이때 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.At this time, the cooling water circulating along the second cooling
도 4를 참조한 난방 배터리 냉각모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방 배터리 냉각모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방하고, 냉방통로(4)는 폐쇄하도록 제어된다. In the heating battery cooling mode with reference to FIG. 4, when the heating battery cooling mode is selected by a signal transmitted from a control unit of a heating/cooling system or a user's selection, a passage opening/
그리고 상기 제2웨이밸브(101) 및 제2팽창밸브(410)는 개방 제어되고, 제1팽창밸브(130)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수는 제1워터펌프(210) 및 제2워터펌프(310)의 구동으로 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 각각 순환하게 제어된다.In addition, the
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(120)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.Under the control of the valves and water pumps, the refrigerant flows into the
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.And the refrigerant leaked from the
이때 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수를 냉각하여 배터리용 냉각수의 냉각이 이루어지고, 상기 칠러(420)로 유출된 냉매는 상기 제1냉매분기라인(400)에서 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.At this time, the refrigerant introduced into the
또한, 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.In addition, the cooling water circulating along the first cooling
도 5를 참조한 냉방모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 냉방모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 폐쇄하고, 냉방통로(4)는 개방하도록 제어된다. In the cooling mode with reference to FIG. 5, when a cooling mode is selected by a signal transmitted from a control unit of a heating/cooling system or a user's selection, a passage opening/
그리고 상기 제2웨이밸브(101) 및 제2팽창밸브(410)는 폐쇄 제어되고, 제1팽창밸브(130)는 개방 제어되며, 상기 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)의 구동으로 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 제어된다.And the
여기서 제1냉각수순환라인(200)의 3웨이밸브(230)는 폐쇄 제어되어 배터리용 냉각수는 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)을 따라 순환하고, 제2냉각수순환라인(300)의 3웨이밸브(320)는 제2냉각수분기라인(700)을 따라 냉각수가 순환하게 유로가 변경 제어된다.Here, the three-
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(20)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.Under the control of the valves and water pumps, the refrigerant flows into the
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하고, 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 증발기(140)로 유입된다.And the refrigerant leaked from the
이때 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)에 의해 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 되는데, 여기서 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700) 각각에 배치된 배터리라디에이터(630) 및 전장품라디에이터(710)에 의해 각각 공냉된 후, 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600), 제2냉각수분기라인(700)을 중첩하는 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉매와의 열교환으로 냉매가 방열하여 냉매가 냉각된다.At this time, the cooling water is circulated along the first cooling
그리고 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉각된 후 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상기 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.And after cooling in the
그리고 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 통해 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.And the refrigerant leaked from the evaporator 30 flows into the
상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.As the refrigerant introduced into the
도 6을 참조한 냉방 배터리 냉각모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 냉방 배터리 냉각모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 폐쇄하고, 냉방통로(4)는 개방하도록 제어된다. In the cooling battery cooling mode with reference to FIG. 6, when the cooling battery cooling mode is selected by a signal transmitted from a control unit of a heating/cooling system or a user's selection, a passage opening/
그리고 상기 제2웨이밸브(101)는 폐쇄 제어되고, 제2팽창밸브(410)는 개방 제어되며, 상기 냉각수는 제1워터펌프(210), 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)의 구동으로 제1냉각수순환라인(200)과, 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 제어된다.And the
여기서 제1냉각수순환라인(200)의 3웨이밸브(230)는 냉각수가 제1냉각수순환라인(200)와 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)을 따라 각각 순환하게 유로 제어되고, 제2냉각수순환라인(300)의 3웨이밸브(320)는 제2냉각수분기라인(700)으로 냉각수가 순환하게 유로를 변경하여 제어한다.Here, the three-
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(20)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.Under the control of the valves and water pumps, the refrigerant flows into the
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하고, 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 증발기(140)로 유입된다.And the refrigerant leaked from the
이때 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)에 의해 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 되는데, 여기서 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700) 각각에 배치된 배터리라디에이터(630) 및 전장품라디에이터(710)에 의해 각각 공냉된 후, 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600), 제2냉각수분기라인(700)을 중첩하는 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉매와의 열교환으로 냉매가 방열하여 냉매가 냉각된다.At this time, the cooling water is circulated along the first cooling
그리고 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉각된 후 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상기 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.And after cooling in the
그리고 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 통해 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.And the refrigerant leaked from the evaporator 30 flows into the
또한, 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.In addition, the refrigerant leaked from the
이때 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수를 냉각하여 배터리용 냉각수의 냉각이 이루어지고, 상기 칠러(420)로 유출된 냉매는 상기 제1냉매분기라인(400)에서 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.At this time, the refrigerant introduced into the
상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.As the refrigerant introduced into the
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서로 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있다. Therefore, the heating and cooling system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention integrates a battery chiller and a waste heat chiller to drive only the water pump of the battery coolant line to selectively select battery cooling and at the same time obtain a heating heat source, thereby consuming the electric compressor. Reduces power, improves driving distance, excludes conventional air-cooled outdoor condensers, and is applied as a full-water-cooled condenser, reducing liquid refrigerant of conventional air-cooled condensers, decreasing cooling performance due to reduction of effective area, and increasing high pressure. Can be prevented.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1: 공조유닛의 하우징
2: 송풍수단
3: 난방통로
4: 냉방통로
5: 통로개폐도어
6: PTC
100: 냉매순환라인
101: 2웨이밸브
110: 전동압축기
120: 실내컨덴서
130: 제1팽창밸브
140: 증발기
150: 어큐뮬레이터
200: 제1냉각수순환라인
210: 제1워터펌프
220: 수가열수단
230: 3웨이밸브
300: 제2냉각수순환라인
310: 제2워터펌프
320: 3웨이밸브
400: 제1냉매분기라인
410: 제2팽창밸브
420: 칠러
500: 제2냉매분기라인
510: 수냉컨덴서
600: 제1냉각수분기라인
610: 제3워터펌프
620: 제1냉각수바이패스라인
630: 배터리라디에이터
700: 제2냉각수분기라인
710: 전장품라디에이터
B: 배터리
PE: 전장품1: Housing of air conditioning unit
2: Blowing means
3: Heating passage
4: Cooling passage
5: Passage opening and closing door
6: PTC
100: refrigerant circulation line
101: 2-way valve
110: electric compressor
120: indoor condenser
130: first expansion valve
140: evaporator
150: accumulator
200: 1st cooling water circulation line
210: first water pump
220: water heating means
230: 3-way valve
300: second cooling water circulation line
310: second water pump
320: 3-way valve
400: 1st refrigerant branch line
410: second expansion valve
420: chiller
500: 2nd refrigerant branch line
510: water cooling condenser
600: 1st cooling water branch line
610: 3rd water pump
620: 1st cooling water bypass line
630: battery radiator
700: 2nd cooling water branch line
710: electrical equipment radiator
B: battery
PE: electrical equipment
Claims (12)
배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인;
전장품가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인;
상기 제1팽창밸브의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시키는 제1냉매분기라인;
상기 제1냉매분기라인 상에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하는 제2팽창밸브;
상기 제1냉매분기라인 중 제2팽창밸브 후방에 구비되어, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환 시키는 칠러;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
A refrigerant circulation line that circulates refrigerant through an electric compressor, an indoor condenser, a first expansion valve, and an evaporator so that heating and cooling of the vehicle interior are selectively performed;
A first cooling water circulation line that selectively circulates cooling water to cool the battery;
A second cooling water circulation line that selectively circulates cooling water to cool the electrical components;
A first refrigerant branch line in which one side is branched from the inlet end of the first expansion valve, and the other side is connected to the inlet end of the electric compressor to selectively flow refrigerant;
A second expansion valve provided on the first refrigerant branch line and selectively opened and closed to expand and discharge the refrigerant flowing through the first refrigerant branch line;
Among the first refrigerant branch lines, provided at the rear of the second expansion valve, accommodates the refrigerant expanded in the second expansion valve, and coolant flowing through the first cooling water circulation line and the second cooling water circulation line respectively. A cooling and heating system for an electric vehicle including a chiller for heat exchange.
상기 제1냉각수순환라인에는
상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제1워터펌프와;
상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 수가열수단을 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 1,
In the first cooling water circulation line
A first water pump forcibly flowing cooling water flowing along the first cooling water circulation line;
An air conditioning and heating system for an electric vehicle including a water heating means for heating cooling water flowing along the first cooling water circulation line.
상기 제2냉각수순환라인에는
상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제2워터펌프;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 2,
In the second cooling water circulation line
And a second water pump forcibly flowing cooling water flowing along the second cooling water circulation line.
상기 냉매순환라인 중 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이에 구비되어, 상기 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이의 냉매순환라인을 개폐하는 2웨이밸브와;
상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유출단 측에 연결되는 제2냉매분기라인과;
상기 제1냉각수순환라인 중 배터리의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리의 유입단 측에 연결되는 제1냉각수분기라인과;
상기 제2냉각수순환라인 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품의 유입단 측에 연결되는 제2냉각수분기라인과;
상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환시키는 수냉컨덴서;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 3,
A two-way valve provided between the indoor condenser and the first expansion valve among the refrigerant circulation lines to open and close the refrigerant circulation line between the indoor capacitor and the first expansion valve;
A second refrigerant branch line branched from one side of the inlet end of the 2-way valve in the refrigerant circulation line, and the other side connected to an outlet end side of the 2-way valve in the refrigerant circulation line;
A first cooling water branch line in which one side is branched from the outlet end side of the battery among the first cooling water circulation lines, and the other side is connected to the inlet end side of the battery;
Of the second cooling water circulation line, one side is branched from the outlet end side of the electrical equipment, and the other side is a second cooling water branch line connected to the inlet end side of the electrical equipment;
The second refrigerant branch line, the first cooling water branch line and the second cooling water branch line are superimposed on the second refrigerant branch line, the first cooling water branch line and the second cooling water branch line, respectively. Water cooling condenser to selectively heat exchange; Air conditioning system for an electric vehicle comprising a.
상기 제1냉각수분기라인에는
상기 제1냉각수분기라인 상에 구비되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제3워터펌프와;
상기 제1냉각수분기라인 중 제3워터펌프의 유입단 측에 일측이 연결되고, 타측은 수냉컨덴서의 유출단 측에 연결되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 유동시키는 제1냉각수바이패스라인과;
상기 제1냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 배터리라디에이터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 4,
The first cooling water branch line
A third water pump provided on the first cooling water branch line and forcibly flowing cooling water flowing along the first cooling water branch line;
One side of the first cooling water branch line is connected to the inlet end side of the third water pump, the other side is connected to the outlet end side of the water cooling condenser, and the first cooling water flowing the cooling water flowing along the first cooling water branch line A bypass line;
And a battery radiator provided on the inlet end side of the water cooling condenser among the first cooling water branch lines to air-cool the cooling water before entering the water cooling condenser.
상기 제2냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 전장품라디에이터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 5,
And an electrical equipment radiator provided on the inlet end side of the water cooling condenser among the second cooling water branch lines to air-cool the cooling water before entering the water condensing condenser.
상기 냉매순환라인 중 전동압축기의 후방에 배치되어, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하는 어큐뮬레이터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 6,
And an accumulator disposed at the rear of the electric compressor in the refrigerant circulation line and separating the introduced refrigerant into a liquid phase and a gas phase to discharge only the gas phase refrigerant.
난방모드 운전 시,
상기 제2웨이밸브 및 제2팽창밸브는 개방 제어되고, 제1팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 제2워터펌프의 구동으로 냉각수가 제2냉각수순환라인만을 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 5,
When operating in heating mode,
The second way valve and the second expansion valve are open-controlled, the first expansion valve is closed-controlled, and the cooling and cooling system for an electric vehicle is controlled by circulating the cooling water only through the second cooling water circulation line by driving the second water pump.
난방 제습모드 운전 시,
상기 제2웨이밸브, 제1팽창밸브 및 제2팽창밸브는 각각 개방 제어되고, 상기 제2워터펌프의 구동으로 냉각수 제2냉각수순환라인만을 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 5,
When operating the heating dehumidification mode,
The second way valve, the first expansion valve and the second expansion valve are each open-controlled, and the cooling/cooling system for an electric vehicle is controlled to circulate only the cooling water second cooling water circulation line by driving the second water pump.
난방 배터리 냉각모드 운전 시,
상기 제2웨이밸브 및 제2팽창밸브는 개방 제어되고, 제1팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 제1워터펌프 및 제2워터펌프의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는데, 상기 제1냉각수순환라인의 3웨이밸브는 폐쇄 제어되어 배터리용 냉각수는 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인을 따라 순환하게 제어되고, 제2냉각수순환라인의 3웨이밸브는 제2냉각수분기라인을 따라 냉각수가 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 5,
When operating the heating battery cooling mode,
The second way valve and the second expansion valve are open-controlled, the first expansion valve is closed-controlled, and cooling water is driven by the first water pump and the second water pump to drive the first cooling water circulation line and the second cooling water circulation line. 3 flow valves of the first cooling water circulation line are closed and controlled so that the cooling water for the battery is controlled to circulate along the first cooling water branch line and the first cooling water bypass line, and the 3 way of the second cooling water circulation line The valve is a cooling and cooling system for an electric vehicle in which cooling water is circulated along the second cooling water branch line.
냉방모드 운전 시,
상기 제2웨이밸브 및 제2팽창밸브는 폐쇄 제어되고, 제1팽창밸브는 개방 제어되며, 상기 제2워터펌프 및 제3워터펌프의 구동으로 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인과, 제2냉각수분기라인을 따라 각각 순환하는데, 제1냉각수순환라인의 3웨이밸브는 폐쇄 제어되어 배터리용 냉각수는 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인을 따라 순환하게 제어되고, 제2냉각수순환라인의 3웨이밸브는 제2냉각수분기라인을 따라 냉각수가 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
The method according to claim 5,
When operating in cooling mode,
The second way valve and the second expansion valve are closed-controlled, the first expansion valve is open-controlled, and the first and second cooling water bypass lines and the first cooling water bypass line are driven by the driving of the second and third water pumps. , Respectively circulating along the second cooling water branch line, the three-way valve of the first cooling water circulation line is closed and controlled so that the cooling water for the battery is controlled to circulate along the first cooling water branch line and the first cooling water bypass line, and the second The three-way valve of the cooling water circulation line is an air conditioning and heating system for an electric vehicle in which cooling water is circulated along the second cooling water branch line.
냉방 배터리 냉각모드 운전 시,
상기 제2웨이밸브는 폐쇄 제어되고, 제2팽창밸브는 개방 제어되며, 상기 제1워터펌프, 제2워터펌프 및 제3워터펌프의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인과, 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인과, 제2냉각수분기라인을 따라 각각 순환하는데, 제1냉각수순환라인의 3웨이밸브는 냉각수가 제1냉각수순환라인와 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인을 따라 각각 순환하게 제어되고, 제2냉각수순환라인의 3웨이밸브는 제2냉각수분기라인으로 냉각수가 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.The method according to claim 5,
Cooling Battery In cooling mode operation,
The second way valve is closed-controlled, the second expansion valve is open-controlled, and the first coolant circulation line and the first coolant branch are cooled by driving the first water pump, the second water pump, and the third water pump. The line and the first coolant bypass line and the second coolant branch line circulate respectively, and the three-way valves of the first coolant circulation line have a first coolant circulation line and a first coolant branch line and a first coolant bypass line. Each is controlled to circulate, and the 3-way valve of the second cooling water circulation line is a second cooling water branch line.
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