KR20200063382A - 전기자동차용 냉난방 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 전동압축기와, 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 히팅하는 실내컨덴서와, 유입된 냉매를 수냉하여 유출하는 수냉컨덴서와, 유입된 냉매를 공냉하여 유출하는 실외컨덴서와, 유입된 냉매를 팽창하여 유출하는 제1팽창밸브와, 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각하는 증발기와, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만 상기 전동압축기로 유출하는 어큐뮬레이터와, 상기 전동압축기, 실내컨덴서, 수냉컨덴서, 실외컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기, 어큐뮬레이터 순으로 연결되어, 냉매를 순환시키는 제1 냉매순환라인과, 상기 제1 냉매순환라인 중 상기 제1냉매간열교환기의 유입단측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 어큐뮬레이터의 유입단과 연결되는 제2 냉매순환라인과, 배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 전장품이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인과, 상기 제2 냉매순환라인 상에 구비되면서 상기 제2냉각수순환라인에 중첩되어, 유입된 냉매를 냉각수의 폐열과 열교환시킨 후 유출하는 폐열칠러, 및 상기 폐열칠러에 인접하여 구비되고, 상기 폐열칠러의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 폐열칠러의 유출단과 중첩되어, 상기 폐열칠러로 유입되는 냉매와, 상기 폐열칠러에서 유출된 냉매를 서로 열교환시키는 제1냉매간열교환기를 포함하여, 난방 운전 시 폐열칠러를 통해 전동압축기로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있는 냉매간열교환기를 장착하여, 열량이 부족한 시동 초기나, -20℃의 저외기 조건에서도 안정적인 난방운전이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차 중에서 전장품의 폐열을 냉매와 열교환시키는 폐열칠러로 유입되는 냉매와 유출되는 냉매를 서로 열교환시켜, 난방 운전 시 폐열칠러를 통해 전동압축기로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있는 냉매간열교환기를 장착하여, 열량이 부족한 시동 초기나, -20℃의 저외기 조건에서 안정적인 난방운전이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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 컨덴서의 뒤쪽에 배치된다.
에어컨용 컨덴서와 전장 라디에이터는 전후로 배치되어 공통적으로 냉각팬의 흡입공기 또는 주행풍에 의해 냉각되는 공냉식 방식을 적용하고 있지만, 컨덴서는 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.
그러나 전장 라디에이터, 컨덴서 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.
전장 라디에이터의 두께를 증대시키는 경우, 제한된 설치공간에서 컨덴서의 두께를 축소해야 하므로 컨덴서 축소로 인해 차량의 냉방성능이 불리해질 뿐만 아니라, 컨덴서의 두께 유지시에는 전장 라디에이터의 두께 증대로 인해 냉각모듈 전체의 두께가 증가하므로 설치공간 확보가 어려워진다.
그리고 컨덴서가 전장 라디에이터의 전방에 배치되므로 전장 라디에이터에서는 차량 전방으로부터 유입되는 외기의 저항, 즉 통기 저항이 증가하게 되면서 전장 부품의 냉각성능 저하를 초래한다.
종래의 기술로는 공개특허 제10-2012-0059730호(2012.06.11)를 참조할 수 있다.
또한, 냉각수 폐열이 부족한 시동 초기 및 영하 20℃의 저외기 운전 시 난방성능이 저하되는 문제점이 발생 하였다.
본 발명은 전기자동차 중에서 전장품의 폐열을 냉매와 열교환시키는 폐열칠러로 유입되는 냉매와 유출되는 냉매를 서로 열교환시켜, 난방 운전 시 폐열칠러를 통해 전동압축기로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있는 냉매간열교환기를 장착하여, 열량이 부족한 시동 초기나, -20℃의 저외기 조건에서 안정적인 난방운전이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 전동압축기와, 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 히팅하는 실내컨덴서와, 유입된 냉매를 수냉하여 유출하는 수냉컨덴서와, 유입된 냉매를 공냉하여 유출하는 실외컨덴서와, 유입된 냉매를 팽창하여 유출하는 제1팽창밸브와, 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각하는 증발기와, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만 상기 전동압축기로 유출하는 어큐뮬레이터와, 상기 전동압축기, 실내컨덴서, 수냉컨덴서, 실외컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기, 어큐뮬레이터 순으로 연결되어, 냉매를 순환시키는 제1 냉매순환라인과, 상기 제1 냉매순환라인 중 상기 제1냉매간열교환기의 유입단측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 어큐뮬레이터의 유입단과 연결되는 제2 냉매순환라인과, 배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 전장품이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인과, 상기 제2 냉매순환라인 상에 구비되면서 상기 제2냉각수순환라인에 중첩되어, 유입된 냉매를 냉각수의 폐열과 열교환시킨 후 유출하는 폐열칠러, 및 상기 폐열칠러에 인접하여 구비되고, 상기 폐열칠러의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 폐열칠러의 유출단과 중첩되어, 상기 폐열칠러로 유입되는 냉매와, 상기 폐열칠러에서 유출된 냉매를 서로 열교환시키는 제1냉매간열교환기를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제1 냉매순환라인 중 제2 냉매순환라인과 상기 실외컨덴서의 유입단측 사이에 구비되어, 선택적으로 제1 냉매순환라인을 개폐하는 제1유로개폐밸브와, 상기 제1 냉매순환라인 중 상기 실외컨덴서의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제2 냉매순환라인 중 어큐뮬레이터의 유입단측에 연결되는 냉매바이패스라인과, 상기 냉매바이패스라인에 구비되어, 선택적으로 상기 냉매바이패스라인을 개폐하는 제2유로개폐밸브를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제1 냉매순환라인 중 상기 냉매바이패스라인의 분기지점과 제1팽창밸브의 유입단측 사이에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1 냉매순환라인 중 배터리칠러의 유입단측에 연결되는 제3 냉매순환라인과, 상기 제3 냉매순환라인 상에 구비되면서 상기 제1냉각수순환라인에 중첩되어, 유입된 냉매를 배터리의 폐열과 열교환시킨 후 유출하는 배터리칠러, 상기 제3 냉매순환라인 중 배터리칠러의 유입단측에 구비되어, 상기 배터리칠러로 유입되는 냉매를 팽창한 후 유입되도록 하는 제3팽창밸브를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제1 냉매순환라인 중 폐열칠러의 유입단측에 구비되어, 상기 폐열칠러로 유입되는 냉매를 팽창한 후 유입되도록 하는 제2팽창밸브를 포함한다.
더불어 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제1 냉매순환라인 중 제1팽창밸브의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 증발기의 유출단에 중첩되어, 상기 제1팽창밸브로 유입되는 냉매와, 상기 증발기에서 유출된 냉매를 서로 열교환 시키는 제2냉매간열교환기를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 실내컨덴서의 후방에 구비되고, 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 상기 실내컨덴서를 통과한 급기에 방열하여 열을 더하는 PTC히터를 포함하고, 상기 실외컨덴서에 인접하게 구비되어, 냉각수를 선택적으로 공냉하는 전장라디에이터와, 상기 전장라디에이터에 일측이 중첩되고, 타측은 상기 제1 냉매순환라인 중 실외컨덴서의 유입단에 중첩되어, 상기 실외컨덴서로 유입되는 냉매와 상기 전장라디에이터를 유동하는 냉각수와 열교환시키는 수냉컨덴서를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제1냉각수순환라인에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제2냉각수순환라인으로 연결되는 제1냉각수연결라인과, 상기 제1냉각수순환라인 중 제1냉각수연결라인이 분기되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 냉각수가 유동하는 유로를 전환하는 제1유로전환밸브와, 상기 제2냉각수순환라인에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1냉각수순환라인으로 연결되는 제2냉각수연결라인과, 상기 제2냉각수순환라인 중 제2냉각수연결라인이 분기되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 냉각수가 유동하는 유로를 전환하는 제2유로전환밸브를 포함한다.
더불어 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제1냉각수순환라인 상에는 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제1워터펌프와, 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 배터리히터를 포함하고, 상기 제2냉각수순환라인 상에는 상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제2워터펌프와, 상기 제2냉각수순환라인 상에서 냉각수를 저장하고, 상기 제1 및 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수 유동량을 정량으로 보정하는 리저버를 포함한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
전기자동차 중에서 전장품의 폐열을 냉매와 열교환시키는 폐열칠러에 유입되는 냉매와 유출되는 냉매를 서로 열교환시켜, 난방 운전 시 폐열칠러를 통해 전동압축기로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있는 냉매간열교환기를 장착하여, 열량이 부족한 시동 초기나, -20℃의 난방운전 조건에서 실외컨덴서에 남아 있는 냉매와 냉동오일을 냉매바이패스라인을 통해 압축기로 회수할 수 있어 안정적인 난방운전이 가능하게 된다.
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.
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.
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.
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.
본 발명은 전기자동차 중에서 전장품의 폐열을 냉매와 열교환시키는 폐열칠러로 유입되는 냉매와 유출되는 냉매를 서로 열교환시켜, 난방 운전 시 폐열칠러를 통해 전동압축기로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있는 냉매간열교환기를 장착하여, 열량이 부족한 시동 초기나, -20℃의 저외기 조건에서 안정적인 난방운전이 가능한 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 전동압축기(10), 실내컨덴서(20), 실외컨덴서(30), 증발기(40), 어큐뮬레이터(50)가 포함되는데, 상기 전동압축기(10)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출한 구동신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 유출한다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 히팅하고, 상기 증발기(30)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각한다.
이때 상기 전동압축기(10)와 상기 실내컨덴서(20)는 제1 냉매순환라인(100)으로 연결되는데, 상기 제1 냉매순환라인(100)은 상기 전동압축기(10)의 유출단과 일측이 연결되고, 타측은 상기 실내컨덴서(20)의 유입단과 연결되어, 상기 전동압축기(10)에서 압축된 냉매가 상기 실내컨덴서(20)로 유입된다.
상기 실내컨덴서(20)로 유입된 냉매는 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기를 히팅하고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
여기서 상기 실내컨덴서(20)로 유출된 냉매는 수냉컨덴서(460)에서 냉각된 후, 실외컨덴서(30)로 유입되는데, 상기 실외컨덴서(30)는 유입된 냉매를 공냉한 후 유출한다.
따라서 상기 실내컨덴서(20)로 유출된 냉매는 상기 수냉컨덴서(460) 및 실외컨덴서(30)를 통과한 후, 상기 증발기(40)로 유입되고, 상기 실외컨덴서(30)와 상기 증발기(40)는 제1 냉매순환라인(100)으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제1팽창밸브(101)는 솔레노이드 열팽창밸브(SOL TXV)로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 개방 제어되어, 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 상기 증발기(40)로 유입되는 냉매를 팽창하여, 팽창된 냉매가 상기 증발기(40)로 유입되도록 한다.
상기 제1팽창밸브(101)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(40)로 유입된 냉매는 상기 증발기(40)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기를 냉각하고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
그리고 상기 제1 냉매순환라인(100)에는 제2냉매간열교환기(90)가 구비되는데, 상기 제2냉매간열교환기(90)는 상기 제1 냉매순환라인(100) 중 제1팽창밸브(101)의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 증발기(40)의 유출단에 중첩되어, 상기 제1팽창밸브(101)로 유입되는 냉매와, 상기 증발기(40)에서 유출된 냉매를 서로 열교환시킨다.
상기 제2냉매간열교환기(90)가 상기 제1팽창밸브(101)로 유입되는 냉매와, 상기 증발기(40)에서 유출된 냉매를 서로 열교환 시킴에 따라 상기 증발기(40)에서 유출되는 냉매의 과열도가 상승하여 액냉매 유입으로 인한 상기 전동압축기(10)의 손상을 방지할 수 있다.
여기서 상기 실내컨덴서(20) 및 증발기(40)는 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비되는데, 상기 공조유닛의 하우징(1) 선단에는 송풍수단(2)이 구비되고, 상기 송풍수단(2)의 후방에는 상기 증발기(40)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(40)를 통과한 후 후방인 자동차 실내로 송풍된다.
그리고 상기 증발기(40)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.
이때 상기 난방통로(3)에는 상기 실내컨덴서(20)가 구비되어, 상기 난방통로(3)를 따라 유동하는 급기가 상기 실내컨덴서(20)와의 열교환으로 히팅된 후, 자동차 실내로 유입되어 난방이 이루어지도록 한다.
또한, 상기 실내컨덴서(20) 후방에는 PTC히터(6)가 구비되는데, 상기 PTC히터(6)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 선택적으로 구동하여 상기 실내컨덴서(20)를 통과한 급기에 방열하여 열을 더하는데, 동계에 자동차 실내 난방 시 부족한 열을 PTC히터(6)로 보충할 수 있다.
그리고 상기 냉매순환라인(100) 중 전동압축기(10)의 후방에는 어큐뮬레이터(50)가 배치되는데, 상기 어큐뮬레이터(50)는 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하여 상기 전동압축기(10)로 유입되도록 한다.
따라서 상기 제1 냉매순환라인(100)은 상기 전동압축기(10), 실내컨덴서(20), 수냉컨덴서(460), 실외컨덴서(30), 제1팽창밸브(101), 증발기(40), 어큐뮬레이터(50) 순으로 연결되어, 냉매를 상기 전동압축기(10), 실내컨덴서(20), 수냉컨덴서(460), 실외컨덴서(30), 제1팽창밸브(101), 증발기(40), 어큐뮬레이터(50) 순으로 순환시킨다.
그리고 상기 제1 냉매순환라인(100)에서 제2 냉매순환라인(200)가 분기되는데, 상기 제2 냉매순환라인(200)은 상기 제1 냉매순환라인(100) 중 상기 실외컨덴서(30)의 유입단측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1냉매간열교환기(70)의 유입단과 연결된다.
상기 제2 냉매순환라인(200) 상에는 폐열칠러(60) 및 제1냉매간열교환기(70) 가 구비되는데, 상기 폐열칠러(60)는 제2 냉매순환라인(200)에 중첩되어, 유입된 냉매를 냉각수의 폐열과 열교환시킨 후 유출한다.
이때 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방시스템은 상기 폐열칠러(60)에 인접하여 제1냉매간열교환기(70)가 구비되는데, 상기 제1냉매간열교환기(70)는 상기 폐열칠러(60)의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 폐열칠러(60)의 유출단과 중첩되어, 상기 폐열칠러(60)로 유입되는 냉매와, 상기 폐열칠러(60)에서 유출되는 냉매를 서로 열교환시킨다.
그리고 상기 제2 냉매순환라인(200) 중 폐열칠러(60)의 유입단측에는 제2팽창밸브(102)가 구비되는데, 상기 제2팽창밸브(102)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 개방 제어되어, 상기 폐열칠러(60)로 유입되는 냉매를 팽창한 후 상기 폐열칠러(60)로 유입되도록 한다.
또한, 상기 제1 냉매순환라인(100) 중 제2 냉매순환라인(200)과 상기 수냉컨덴서(460)의 유입단측 사이에는 제1유로개폐밸브(110)가 구비되는데, 상기 제1유로개폐밸브(110)는 2웨이밸브로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 제1 냉매순환라인(100)을 개폐한다.
따라서 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 제1유로개폐밸브(110)의 선택적인 개폐 제어로 상기 제1 냉매순환라인(100) 또는 제2 냉매순환라인(200)으로 냉매가 유동하게 제어된다.
그리고 상기 제1 냉매순환라인(100)에서 냉매바이패스라인(120)가 분기되는데, 상기 냉매바이패스라인(120)은 상기 제1 냉매순환라인(100) 중 상기 실외컨덴서(30)의 유출단 측에서 그 일측이 분기되고, 타측은 상기 제2 냉매순환라인(200) 중 어큐뮬레이터(50)의 유입단측에 연결되고, 상기 냉매바이패스라인(120)에는 제2유로개폐밸브(121)가 구비되어, 상기 제2유로개폐밸브(121)는 2웨이밸브로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적인 개폐로 상기 냉매바이패스라인(120)을 개폐한다.
더불어 상기 제1 냉매순환라인(100)에서 제3 냉매순환라인(130)이 분기되는데, 상기 제3 냉매순환라인(130)은 상기 제1 냉매순환라인(100) 중 상기 냉매바이패스라인(120)의 분기지점과 제1팽창밸브(101)의 유입단측 사이에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1 냉매순환라인(100) 중 배터리칠러(80)의 유입단측에 연결된다.
이때 상기 제3 냉매순환라인(130) 상에는 배터리칠러(80)가 구비되는데, 상기 배터리칠러(80)는 상기 제1냉각수순환라인(300)에 중첩되어, 유입된 냉매를 배터리(B)의 폐열과 열교환시킨 후 유출한다.
그리고 상기 제3 냉매순환라인(130) 중 배터리칠러(80)의 유입단측에는 제3팽창밸브(131)이 구비되는데, 상기 제3팽창밸브(131)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 개방 제어되어, 상기 배터리칠러(80)로 유입되는 냉매를 팽창한 후 유입되도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방시스템은 배터리(B) 및 전장품(PE)을 냉각하기 위한 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400)가 포함되는데, 상기 제1냉각수순환라인(300)은 배터리(B)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키고, 상기 제2냉각수순환라인(400)은 전장품(PE)이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시킨다.
이때 상기 제1냉각수순환라인(300) 상에는 제1워터펌프(310)와, 배터리히터(320)가 구비되는데, 상기 제1워터펌프(310)는 상기 제1냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 상기 배터리히터(320)는 상기 제1냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 선택적으로 가열한다.
상기 제2냉각수순환라인(400) 상에는 제2워터펌프(410)와, 리저버(420)가 구비되는데, 상기 제2워터펌프(410)는 상기 제2냉각수순환라인(400)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 상기 리저버(420)는 상기 제2냉각수순환라인(400) 상에서 냉각수를 저장하고, 상기 제1 및 제2냉각수순환라인(300, 400)을 따라 유동하는 냉각수 유동량을 정량으로 보정한다.
또한, 상기 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400)에는 서로의 유로를 연결하는 제1냉각수연결라인(330) 및 제2냉각수연결라인(430)이 포함되는데, 상기 제1냉각수연결라인(330)은 상기 제1냉각수순환라인(300)에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제2냉각수순환라인(400)으로 연결된다.
이때 상기 제1냉각수순환라인(300) 중 제1냉각수연결라인(330)이 분기되는 분기지점에는 제1유로전환밸브(340)가 구비되는데, 상기 제1유로전환밸브(340)는 3웨이밸브로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(300)만을 순환하거나, 제2냉각수순환라인(400)으로 순환하게 유로를 전환한다.
그리고 상기 제2냉각수연결라인(430)은 상기 제2냉각수순환라인(400)에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1냉각수순환라인(300)으로 연결되고, 상기 제2냉각수순환라인(400) 중 제2냉각수연결라인(430)이 분기되는 분기지점에는 제2유로전환밸브(440)가 구비되는데, 상기 제2유로전환밸브(440)는 3웨이밸브로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 냉각수가 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하거나, 제1냉각수순환라인(300)으로 순환하게 유로를 전환한다.
따라서 상기한 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400)은 냉난방 시스템의 제어부에서 송출한 구동신호에 따라 제1유로전환밸브(340) 및 제2유로전환밸브(440)가 유로를 전환하여, 각각 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400) 개별로 냉각수가 순환되도록 하거나, 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400) 중 어느 한 냉각수순환라인에만 냉각수가 순환되도록 하거나, 냉각수가 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400) 모두를 순환하게 제어할 수 있다.
더불어 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 전장라디에이터(450)와, 수냉컨덴서(460)가 더 포함되는데, 상기 전장라디에이터(450)는 그 유입단이 상기 제2냉각수순환라인(400)에 연결되면서 유출단은 상기 리저버(420)에 연결되고, 상기 실외컨덴서(30)에 인접하게 구비되어, 유입된 냉각수를 선택적으로 공냉한 후, 냉각된 냉각수를 유출한다.
이때 상기 전장라디에이터(450)의 유입단에는 제3유로전환밸브(470)이 구비데, 상기 제3유로전환밸브(470)는 3웨이밸브로 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 선택된 모드에 따라 선택적으로 상기 전장라디에이터(450)로 냉각수가 유입되도록 또는 냉각수가 바로 폐열칠러로 순환하게 유로를 전환한다.
그리고 상기 수냉컨덴서(460)는 상기 전장라디에이터(30)에 일측이 중첩되고, 타측은 상기 제1 냉매순환라인(100) 중 실외컨덴서(30)의 유입단에 중첩되어, 상기 실외컨덴서(30)로 유입되는 냉매를 상기 전장라디에이터(450)를 유동하는 냉각수와 열교환시킨다.
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.
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 개방되고, 냉방통로(4)는 폐쇄되도록 제어한다.
그리고 상기 제1유로개폐밸브(110) 및 제2유로개폐밸브(121)는 개방 제어되고, 제1팽창밸브(101) 및 제3팽창밸브(131)는 폐쇄 제어되며, 제2팽창밸브(102)는 개방 제어되고, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브(340) 및 제2유로전환밸브(440)는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400) 만을 순환하도록 전환제어되며, 상기 제3유로전환밸브(470)는 냉각수가 전장라디에이터(450)로 유입되지 않도록 전환 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(310)의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(300)만을 순환하고, 상기 제2워터펌프(410)의 구동으로 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 제1유로개폐밸브(110)의 개방으로 상기 제1 냉매순환라인(100)과, 분기지점을 통해 제2 냉매순환라인(200)을 따라 분기되어 유동하고, 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 실외컨덴서(30)로 유입되어 상기 실외컨덴서(30)에서 공냉된 후, 공냉된 냉매가 상기 실외컨덴서(30)에서 유출되고, 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 제2유로개폐밸브(121)의 개방으로 냉매바이패스라인(120)으로 유동하게 되고, 상기 제2 냉매순환라인(200)과 합류한 후, 상기 제2 냉매순환라인(200)을 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
따라서 상기 실외컨덴서(30)에 남아 있는 냉매와 냉동오일을 상기 냉매바이패스라인(120)을 통해 상기 전동압축기(10)로 회수되어 냉매 부족과 냉동오일 적체를 해소할 수 있다.
상기 제2 냉매순환라인(200)을 따라 유동하는 냉매는 제2팽창밸브(102)에 의해 팽창된 후, 상기 폐열칠러(60)로 유입된다.
이때 상기 폐열칠러(60)로 유입 및 유출되는 냉매는 상기 제1냉매간열교환기(70)에 의해 상기 폐열칠러(60)로 유입되는 냉매와, 상기 폐열칠러(60)에서 유출되는 냉매가 서로 열교환이 이루어져, 상기 전동압축기(10)로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있어, 열량이 부족한 시동 초기나, -20℃의 저외기 조건에서도 안정적인 난방운전이 가능하다.
그리고 상기 폐열칠러(60)로 유입된 냉매는 상기 제2 냉각수순환라인(400)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수에 의해 히팅된 후, 상기 제2 냉매순환라인(200)을 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
이때 상기 제2냉각수순환라인(400)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만 유출되고, 유출된 기상 냉매는 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(10)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
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 개방되고, 냉방통로(4)는 폐쇄되도록 제어한다.
그리고 상기 제1유로개폐밸브(110)는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브(121)는 폐쇄 제어되며, 제1팽창밸브(101) 및 제2팽창밸브(102)는 개방 제어되고, 제3팽창밸브(131)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브(340) 및 제2유로전환밸브(440)는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인(300)과 제2냉각수순환라인(400)을 순환하도록 전환제어되며, 상기 제3유로전환밸브(470)는 냉각수가 전장라디에이터(450)로 유입되지 않도록 전환 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(310) 및 제2워터펌프(410)의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(300)에서 제2냉각수순환라인(400)으로, 상기 제2냉각수순환라인(400)에서 제1냉각수순환라인(300)으로 따라 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 제1유로개폐밸브(110)의 개방으로 상기 제1 냉매순환라인(100)과, 분기지점을 통해 제2 냉매순환라인(200)을 따라 분기되어 유동하고, 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 수냉컨덴서(460) 및 실외컨덴서(30)로 유입되며, 상기 실외컨덴서(30)에서 공냉된 후 유출되며, 상기 실외컨덴서(30)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 제1팽창밸브(101)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(40)로 유입된다.
상기 증발기(40)로 유입된 냉매는 상기 증발기(40)를 통과하면서 자동차 실내로 제공되는 급기에서 습기를 응축시켜 제습한다.
그리고 상기 증발기(40)에서 유출된 냉매는 제1 냉매순화라인(100)을 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
이때 상기 증발기(40)로 유입 및 유출되는 냉매는 상기 제2냉매간열교환기(90)에 의해 상기 증발기(40)로 유입되는 냉매와, 상기 증발기(40)에서 유출되는 냉매가 서로 열교환이 이루어져, 상기 전동압축기(10)로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있어, 안정적인 난방 제습운전이 가능하다.
상기 제2 냉매순환라인(200)을 따라 유동하는 냉매는 제2팽창밸브(102)에 의해 팽창된 후, 상기 폐열칠러(60)로 유입된다.
이때 상기 폐열칠러(60)로 유입 및 유출되는 냉매는 상기 제1냉매간열교환기(70)에 의해 상기 폐열칠러(60)로 유입되는 냉매와, 상기 폐열칠러(60)에서 유출되는 냉매가 서로 열교환이 이루어지고, 상기 전동압축기(10)로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있어, 열량이 부족한 시동 초기나, -20℃의 저외기 조건에서도 안정적인 난방운전이 가능하다.
그리고 상기 폐열칠러(60)로 유입된 냉매는 상기 제2 냉각수순환라인(400)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수에 의해 히팅된 후, 상기 제2 냉매순환라인(200)을 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
이때 상기 제2냉각수순환라인(400)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만 유출되고, 유출된 기상 냉매는 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(10)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
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 개방되고, 냉방통로(4)는 폐쇄되도록 제어한다.
그리고 상기 제1유로개폐밸브(110)는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브(121)는 폐쇄 제어되며, 제2팽창밸브(102) 및 제3팽창밸브(131)는 개방 제어되고, 제1팽창밸브(101)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브(340) 및 제2유로전환밸브(440)는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인(300) 및 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하도록 전환제어되며, 상기 제3유로전환밸브(470)는 냉각수가 전장라디에이터(450)로 유입되지 않도록 전환 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(310)의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(300)만을 순환하고, 상기 제2워터펌프(410)의 구동으로 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되고, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되며, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 제1유로개폐밸브(110)의 개방으로 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하고, 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 수냉컨덴서(460) 및 실외컨덴서(30)로 유입되어 상기 실외컨덴서(30)에서 공냉된 후 유출되며, 상기 실외컨덴서(30)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 제1팽창밸브(101)의 폐쇄 및 제3팽창밸브(131)의 개방으로, 냉매가 상기 제3 냉매순환라인(130)으로 유동하게 되고, 상기 제3팽창밸브(131)에 의해 팽창된 후, 상기 배터리칠러(80)로 유입된다.
이때 상기 배터리칠러(80)로 유입된 냉매는 상기 제1냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수를 냉각하여 배터리 냉각용 냉각수의 냉각이 이루어지고, 상기 배터리칠러(80)로 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만 유출되고, 유출된 기상 냉매는 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(10)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
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 폐쇄되고, 냉방통로(4)는 개방되도록 제어한다.
그리고 상기 제1유로개폐밸브(110)는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브(121)는 폐쇄 제어되며, 제1팽창밸브(101)는 개방 제어되고, 제2팽창밸브(102) 및 제3팽창밸브(131)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브(340) 및 제2유로전환밸브(440)는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인(300)과 제2냉각수순환라인(400)을 순환하도록 전환제어되고, 상기 제3유로전환밸브(470)는 냉각수가 전장라디에이터(450)로 유입되도록 전환 제어된다.
이때 상기 제2워터펌프(410) 만의 구동으로 냉각수가 상기 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(20)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 제1유로개폐밸브(110)의 개방으로 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하고, 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 수냉컨덴서(460) 및 실외컨덴서(30)로 유입되어 상기 실외컨덴서(30)에서 공냉된 후 유출되며, 상기 실외컨덴서(30)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 제1팽창밸브(101)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(40)로 유입된다.
상기 증발기(40)로 유입된 냉매는 상기 증발기(40)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
그리고 상기 증발기(40)에서 유출된 냉매는 제1 냉매순화라인(100)을 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
이때 상기 증발기(40)로 유입 및 유출되는 냉매는 상기 제2냉매간열교환기(90)에 의해 상기 증발기(40)로 유입되는 냉매와, 상기 증발기(40)에서 유출되는 냉매가 서로 열교환이 이루어져, 상기 전동압축기(10)로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있어, 안정적인 난방운전이 가능하다.
상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만 유출되고, 유출된 기상 냉매는 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(10)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
또한, 상기 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하는 냉각수는 상기 제3유로전환밸브(470)가 전장라디에이터(450)의 유입단을 개방함에 따라 상기 전장라디에이터(450)로 유입된 냉각수는 공냉에 의해 냉각된 후, 냉각된 냉각수가 리저버(420)로 유출된다.
이때 상기 전장라디에이터(30)로 유입된 냉각수는 상기 전장라디에이터(30)에 일측이 중첩된 상기 수냉컨덴서(460)에 의해 상기 실외컨덴서(30)로 유입되는 냉매의 열을 흡열하여 상기 제2냉각수순환라인(400)을 순환하는 냉각수가 냉매를 냉각한다.
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 폐쇄되고, 냉방통로(4)는 개방되도록 제어한다.
그리고 상기 제1유로개폐밸브(110)는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브(121)는 폐쇄 제어되며, 제1팽창밸브(101) 및 제3팽창밸브(131)는 개방 제어되고, 제2팽창밸브(102)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브(340) 및 제2유로전환밸브(440)는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인(300)과 제2냉각수순환라인(400)을 순환하도록 전환제어되고, 상기 제3유로전환밸브(470)는 냉각수가 전장라디에이터(450)로 유입되도록 전환 제어된다.
이때 상기 제1워터펌프(310)의 구동으로 냉각수가 제1냉각수순환라인(300)만을 순환하고, 상기 제2워터펌프(410)의 구동으로 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(10)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 상기 전동압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(20)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(20)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.
그리고 상기 실내컨덴서(20)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 상기 제1유로개폐밸브(110)의 개방으로 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하고, 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 수냉컨덴서(460) 및 실외컨덴서(30)로 유입되어 상기 실외컨덴서(30)에서 공냉된 후 유출되며, 상기 실외컨덴서(30)에서 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 제1팽창밸브(101) 및 제3팽창밸브(131)의 개방으로, 냉매가 제1 냉매순환라인(100) 및 상기 제3 냉매순환라인(130)으로 분기되어 유동하게 되고, 상기 제3 냉매순환라인(130)을 유동하는 냉매는 상기 제3팽창밸브(131)에 의해 팽창된 후, 상기 배터리칠러(80)로 유입된다.
이때 상기 배터리칠러(80)로 유입된 냉매는 상기 제1냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수를 냉각하여 배터리 냉각용 냉각수의 냉각이 이루어지고, 상기 배터리칠러(80)로 유출된 냉매는 상기 제1 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
그리고 상기 제1 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 제1팽창밸브(101)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(40)로 유입된다.
상기 증발기(40)로 유입된 냉매는 상기 증발기(40)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
그리고 상기 증발기(40)에서 유출된 냉매는 제1 냉매순화라인(100)을 통해 상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된다.
이때 상기 증발기(40)로 유입 및 유출되는 냉매는 상기 제2냉매간열교환기(90)에 의해 상기 증발기(40)로 유입되는 냉매와, 상기 증발기(40)에서 유출되는 냉매가 서로 열교환이 이루어져, 상기 전동압축기(10)로 유입되는 냉매의 과열도를 상승시킬 수 있어, 안정적인 냉방운전이 가능하다.
상기 어큐뮬레이터(50)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만 유출되고, 유출된 기상 냉매는 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(10)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
또한, 상기 제2냉각수순환라인(400)만을 순환하는 냉각수는 상기 제3유로전환밸브(470)가 전장라디에이터(450)의 유입단을 개방함에 따라 상기 전장라디에이터(450)로 유입된 냉각수는 공냉에 의해 냉각된 후, 냉각된 냉각수가 리저버(420)로 유출된다.
이때 상기 전장라디에이터(30)로 유입된 냉각수는 상기 전장라디에이터(30)에 일측이 중첩된 상기 수냉컨덴서(460)에 의해 상기 실외컨덴서(30)로 유입되는 냉매의 열을 흡열하여 상기 제2냉각수순환라인(400)을 순환하는 냉각수가 냉매를 냉각한다.
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.
1: 공조유닛의 하우징
2: 송풍수단
3: 난방통로
4: 냉방통로
5: 통로개폐도어
6: PTC히터
10: 전동압축기
20: 실내컨덴서
30: 실외컨덴서
40: 증발기
50: 어큐뮬레이터
60: 폐열칠러
70: 제1냉매간열교환기
80: 배터리칠러
90: 제2냉매간열교환기
100: 제1 냉매순환라인
101: 제1팽창밸브
102: 제2팽창밸브
110: 제1유로개폐밸브
120: 냉매바이패스라인
121: 제2유로개폐밸브
130: 제3 냉매순환라인
131: 제3팽창밸브
200: 제2 냉매순환라인
300: 제1냉각수순환라인
310: 제1워터펌프
320: 배터리히터
330: 제1냉각수연결라인
340: 제1유로전환밸브
400: 제2냉각수순환라인
410: 제2워터펌프
420: 리저버
430: 제2냉각수연결라인
440: 제2유로전환밸브
450: 전장라디에이터
460: 수냉컨덴서
470: 제3유로전환밸브
2: 송풍수단
3: 난방통로
4: 냉방통로
5: 통로개폐도어
6: PTC히터
10: 전동압축기
20: 실내컨덴서
30: 실외컨덴서
40: 증발기
50: 어큐뮬레이터
60: 폐열칠러
70: 제1냉매간열교환기
80: 배터리칠러
90: 제2냉매간열교환기
100: 제1 냉매순환라인
101: 제1팽창밸브
102: 제2팽창밸브
110: 제1유로개폐밸브
120: 냉매바이패스라인
121: 제2유로개폐밸브
130: 제3 냉매순환라인
131: 제3팽창밸브
200: 제2 냉매순환라인
300: 제1냉각수순환라인
310: 제1워터펌프
320: 배터리히터
330: 제1냉각수연결라인
340: 제1유로전환밸브
400: 제2냉각수순환라인
410: 제2워터펌프
420: 리저버
430: 제2냉각수연결라인
440: 제2유로전환밸브
450: 전장라디에이터
460: 수냉컨덴서
470: 제3유로전환밸브
Claims (15)
- 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 전동압축기;
유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 히팅하는 실내컨덴서;
유입된 냉매를 수냉하여 유출하는 수냉컨덴서;
유입된 냉매를 공냉하여 유출하는 실외컨덴서;
유입된 냉매를 팽창하여 유출하는 제1팽창밸브;
유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각하는 증발기;
유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만 상기 전동압축기로 유출하는 어큐뮬레이터;
상기 전동압축기, 실내컨덴서, 수냉컨덴서, 실외컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기, 어큐뮬레이터 순으로 연결되어, 냉매를 순환시키는 제1 냉매순환라인;
상기 제1 냉매순환라인 중 상기 제1냉매간열교환기의 유입단측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 어큐뮬레이터의 유입단과 연결되는 제2 냉매순환라인;
배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인;
전장품이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인;
상기 제2 냉매순환라인 상에 구비되면서 상기 제2냉각수순환라인에 중첩되어, 유입된 냉매를 냉각수의 폐열과 열교환시킨 후 유출하는 폐열칠러; 및
상기 폐열칠러에 인접하여 구비되고, 상기 폐열칠러의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 폐열칠러의 유출단과 중첩되어, 상기 폐열칠러로 유입되는 냉매와, 상기 폐열칠러에서 유출된 냉매를 서로 열교환시키는 제1냉매간열교환기;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 냉매순환라인 중 제2 냉매순환라인과 상기 수냉컨덴서의 유입단측 사이에 구비되어, 선택적으로 제1 냉매순환라인을 개폐하는 제1유로개폐밸브와;
상기 제1 냉매순환라인 중 상기 실외컨덴서의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제2 냉매순환라인 중 어큐뮬레이터의 유입단측에 연결되는 냉매바이패스라인과;
상기 냉매바이패스라인에 구비되어, 선택적으로 상기 냉매바이패스라인을 개폐하는 제2유로개폐밸브;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제1 냉매순환라인 중 상기 냉매바이패스라인의 분기지점과 제1팽창밸브의 유입단측 사이에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1 냉매순환라인 중 어큐뮬레이터의 유입단측에 연결되는 제3 냉매순환라인과;
상기 제3 냉매순환라인 상에 구비되면서 상기 제1냉각수순환라인에 중첩되어, 유입된 냉매를 배터리의 폐열과 열교환시킨 후 유출하는 배터리칠러;
상기 제3 냉매순환라인 중 배터리칠러의 유입단측에 구비되어, 상기 배터리칠러로 유입되는 냉매를 팽창한 후 유입되도록 하는 제3팽창밸브;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 3에 있어서,
상기 제2 냉매순환라인 중 폐열칠러의 유입단측에 구비되어, 상기 폐열칠러로 유입되는 냉매를 팽창한 후 유입되도록 하는 제2팽창밸브;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제1냉각수순환라인에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제2냉각수순환라인으로 연결되는 제1냉각수연결라인과;
상기 제1냉각수순환라인 중 제1냉각수연결라인이 분기되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 냉각수가 유동하는 유로를 전환하는 제1유로전환밸브와;
상기 제2냉각수순환라인에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 제1냉각수순환라인으로 연결되는 제2냉각수연결라인과;
상기 제2냉각수순환라인 중 제2냉각수연결라인이 분기되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 냉각수가 유동하는 유로를 전환하는 제2유로전환밸브;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 실내컨덴서의 후방에 구비되고, 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 상기 실내컨덴서를 통과한 급기에 방열하여 열을 더하는 PTC히터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 실외컨덴서에 인접하게 구비되어, 냉각수를 선택적으로 공냉하는 전장라디에이터와;
상기 전장라디에이터에 일측이 중첩되고, 타측은 상기 제1 냉매순환라인 중 실외컨덴서의 유입단에 중첩되어, 상기 실외컨덴서로 유입되는 냉매를 상기 전장라디에이터를 유동하는 냉각수와 열교환 시키는 수냉컨덴서;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 제1 냉매순환라인 중 제1팽창밸브의 유입단과 일측이 중첩되고, 타측은 상기 증발기의 유출단에 중첩되어, 상기 제1팽창밸브로 유입되는 냉매와, 상기 증발기에서 유출된 냉매를 서로 열교환 시키는 제2냉매간열교환기;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 제1냉각수순환라인 상에는
상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제1워터펌프와;
상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 배터리히터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 제2냉각수순환라인 상에는
상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제2워터펌프와;
상기 제2냉각수순환라인 상에서 냉각수를 저장하고, 상기 제1 및 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수 유동량을 정량으로 보정하는 리저버를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
난방모드 운전 시,
상기 제1유로개폐밸브 및 제2유로개폐밸브는 개방 제어되고, 제1팽창밸브 및 제3팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 제2팽창밸브는 개방 제어되고, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브 및 제2유로전환밸브는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인 만을 순환하도록 전환 제어되며, 상기 제3유로전환밸브는 냉각수가 전장라디에이터로 유입되지 않도록 전환 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
난방 제습모드 운전 시,
상기 제1유로개폐밸브는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브는 폐쇄 제어되며, 제1팽창밸브 및 제2팽창밸브는 개방 제어되고, 상기 제3팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브 및 제2유로전환밸브는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인과 제2냉각수순환라인을 순환하도록 전환 제어되며, 상기 제3유로전환밸브는 냉각수가 전장라디에이터로 유입되지 않도록 전환 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
난방 배터리 냉각모드 운전 시,
상기 제1유로개폐밸브는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브는 폐쇄 제어되며, 제2팽창밸브 및 제3팽창밸브는 개방 제어되고, 상기 제1팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브 및 제2유로전환밸브는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인만을 순환하도록 전환 제어되며, 상기 제3유로전환밸브는 냉각수가 전장라디에이터로 유입되지 않도록 전환 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
냉방모드 운전 시,
상기 제1유로개폐밸브는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 제1팽창밸브는 개방 제어되고, 상기 제2팽창밸브 및 제3팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브 및 제2유로전환밸브는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인과 제2냉각수순환라인을 순환하도록 전환 제어되고, 상기 제3유로전환밸브는 냉각수가 전장라디에이터로 유입되도록 전환 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
냉방 배터리 냉각모드 운전 시,
상기 제1유로개폐밸브는 개방 제어되고, 상기 제2유로개폐밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 제1팽창밸브 및 제3팽창밸브는 개방 제어되고, 상기 제2팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수의 제1유로전환밸브 및 제2유로전환밸브는 냉각수가 각각의 제1냉각수순환라인과 제2냉각수순환라인을 순환하도록 전환 제어되고, 상기 제3유로전환밸브는 냉각수가 전장라디에이터로 유입되도록 전환 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180148365A KR20200063382A (ko) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 전기자동차용 냉난방 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180148365A KR20200063382A (ko) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 전기자동차용 냉난방 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200063382A true KR20200063382A (ko) | 2020-06-05 |
Family
ID=71089313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180148365A KR20200063382A (ko) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 전기자동차용 냉난방 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200063382A (ko) |
-
2018
- 2018-11-27 KR KR1020180148365A patent/KR20200063382A/ko not_active Application Discontinuation
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