KR20200127068A - 차량용 열관리시스템 - Google Patents

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KR20200127068A
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heat exchanger
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KR1020190050278A
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오만주
이상신
김재웅
정소라
정윤섭
최금배
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현대자동차주식회사
한온시스템 주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

차량의 열관리 분야에서 실내 공조와 배터리의 냉난방에 필요한 에너지를 효율적으로 관리하는 차량용 열관리시스템이 소개된다.

Description

차량용 열관리시스템 {THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 열관리 분야에서 실내 공조와 배터리의 냉난방에 필요한 에너지를 효율적으로 관리하는 차량용 열관리시스템에 관한 것이다.
최근 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 사회적 이슈로 대두되고 있는 것이 전기자동차이다. 전기자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없고, 소음이 아주 작으며, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높은 장점이 있어 친환경 자동차로 각광받고 있다.
이런 전기자동차를 구현함에 있어 핵심기술은 배터리 모듈과 관련한 기술이며, 최근 배터리의 경량, 소형화, 짧은 충전시간 등에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다. 그러나 구동 중 발생하는 열과 외부의 온도변화에 의해 최적의 온도환경에서 사용하기 어려운 실정이다.
또한, 전기자동차는 내연기관처럼 별도의 엔진에서 연소시 발생되는 폐열원이 없어 전기식 난방장치로 겨울철 차량 실내난방을 수행하고, 또한 혹한기 시 배터리 충방전 성능을 향상시키기 위해 웜업이 필요하므로, 별도의 냉각수 가열식 전기 히터를 각각 구성하여 사용한다. 즉, 배터리 모듈의 최적의 온도환경 유지를 위해 배터리 모듈 온도조절을 위한 냉난방 시스템을 차량 실내 공조를 위한 냉난방 시스템과는 별도로 운용하는 기술을 채택하고 있다. 다시 말하면, 독립된 2개의 냉난방 시스템을 구축하여 하나는 실내 냉난방에 사용하고, 다른 하나는 배터리 모듈 온도조절을 위한 용도로 활용하고 있는 것이다.
그러나 상기와 같은 방법으로 운영하는 경우 에너지를 효율적으로 관리하지 못하므로, 항속거리가 짧아 장거리 운행이 불가하며, 주행거리가 여름철 냉방시 30%, 겨울철 난방시 40% 이상 축소되어 내연기관에서 문제되지 않았던 겨울철 난방 문제가 더욱 심각해진다. 겨울철 난방 시 발생되는 문제점을 해소하기 위하여 고용량 PTC가 구비되는 경우 주행거리 단축 및 히트펌프의 사용으로 인한 원가 및 중량이 과다해지는 문제가 발생된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1448656 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량의 열관리 분야에서 실내 공조와 배터리의 냉난방에 필요한 에너지를 효율적으로 관리하는 차량용 열관리시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은,
제1라디에이터와 고전압배터리코어가 열교환되도록 연결하며, 제1펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 배터리라인; 냉매가 순환되는 압축기, 팽창밸브, 응축기 및 증발기가 구비된 냉매라인; 실내공조용 냉각코어가 제1열교환기를 통해 증발기와 열교환되도록 연결하고, 제2펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 실내냉각라인; 실내공조용 가열코어가 제2열교환기를 통해 응축기와 열교환되도록 연결하고, 제3펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 실내가열라인; 실내냉각라인 중 냉각코어의 하류 지점에서 분기되어 배터리라인 중 고전압배터리코어의 상류지점과 연결되며, 냉각코어를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어로의 도입 여부를 조절하는 냉각조절밸브가 마련된 제1배터리냉각라인; 실내가열라인 중 가열코어의 하류 지점에서 분기되어 배터리라인 중 고전압배터리코어의 상류지점과 연결되며, 가열코어를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어로의 도입 여부를 조절하는 가열조절밸브가 마련된 제1배터리가열라인;을 포함할 수 있다.
배터리라인 중 고전압배터리코어의 하류지점에서 각각 분기되어 실내냉각라인 중 제1열교환기의 상류지점에 연결된 제2배터리냉각라인 및 실내가열라인 중 제2열교환기의 상류지점에 연결된 제2배터리가열라인;을 더 포함하고,
제1배터리냉각라인과 제1배터리가열라인은 제1밸브를 통해 배터리라인에 연결될 수 있다.
제2라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 연결하며, 일단이 실내가열라인 중 제2열교환기의 상류지점에 연결되고, 타단이 실내가열라인 중 제2열교환기의 하류지점에 연결된 제2라디에이터라인;을 더 포함하고,
제2라디에이터라인과 제2배터리가열라인은 제2밸브를 통해 실내가열라인에 연결될 수 있다.
고전압배터리코어를 냉각하며 차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출하는 제1모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제3펌프 및 제2밸브를 제어하여 제2라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제2펌프 및 냉각조절밸브 및 제1밸브를 제어하여 냉각코어를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어로 도입된 후 제1열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출하는 제2모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제3펌프 및 제2밸브를 제어하여 제2라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제2펌프 및 냉각조절밸브를 제어하여 냉각코어를 통과한 냉각수가 제1열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
제3라디에이터와 제1열교환기가 열교환되도록 연결하며, 일단이 실내냉각라인 중 제1열교환기의 상류지점에 연결되고, 타단이 실내냉각라인 중 제1열교환기의 하류지점에 연결된 제3라디에이터라인;을 더 포함하고,
제3라디에이터라인과 제2배터리냉각라인은 제3밸브를 통해 실내냉각라인에 연결될 수 있다.
고전압배터리코어를 승온하며 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제3모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제2펌프 및 제3밸브를 제어하여 제3라디에이터와 제1열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제1밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어로 도입된 후 제2열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제4모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제2펌프 및 제3밸브를 제어하여 제3라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
전장부품코어와 연결되며, 일단이 제3라디에이터라인 중 제3라디에이터 상류지점에 연결되고, 타단이 제3라디에이터라인 중 제3라디에이터 하류지점에 제4밸브를 통해 연결되며, 제4펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 전장부품라인;을 더 포함할 수 있다.
전장부품코어의 폐열을 회수하고, 고전압배터리코어를 승온하며 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제5모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제4펌프 및 제3밸브 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어와 제1열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제1밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어로 도입된 후 제2열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
전장부품코어의 폐열을 회수하고, 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제6모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제4펌프 및 제3밸브 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어와 제1열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
차량의 실내공간으로 제습된 공기를 토출시키는 제7모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 제2열교환기를 통과한 냉각수가 분기되어 각각 가열코어 및 제2라디에이터로 도입되도록 냉각수를 순환시키며, 제2펌프 및 냉각조절밸브 및 제3밸브를 제어하여 냉각코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
제3라디에이터를 통해 전장부품코어를 냉각시키는 제8모드인 경우,
제어부는 제4펌프 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어를 통과한 냉각수가 제3라디에이터로 도입되도록 제어할 수 있다.
제1라디에이터를 통해 고전압배터리코어를 냉각시키는 제9모드인 경우,
제어부는 제1펌프 및 제1밸브를 제어하여 고전압배터리코어를 통과한 냉각수가 제1라디에이터로 도입되도록 제어할 수 있다.
제1라디에이터를 통해 고전압배터리코어를 냉각시키며 제3라디에이터를 통해 전장부품코어를 냉각시키는 제10모드인 경우,
제어부는 제1펌프 및 제1밸브를 제어하여 고전압배터리코어를 통과한 냉각수가 제1라디에이터로 도입되도록 제어하며, 제4펌프 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어를 통과한 냉각수가 제3라디에이터로 도입되도록 제어할 수 있다.
제3라디에이터를 통해 전장부품코어를 냉각시키며, 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출시키는 제 11모드인 경우,
제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제2펌프 및 제3밸브 및 제4밸브를 제어하여 제2열교환기를 통과한 냉각수가 분기되어 각각 제3라디에이터 및 전장부품코어로 도입되도록 제어하며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 차량용 열관리시스템에 따르면, 차량의 열관리 분야에서 실내 공조와 배터리의 냉난방에 필요한 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열관리시스템을 나타낸 도면.
도 2 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열관리시스템의 각 모드별 동작과 냉각수의 흐름을 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열관리시스템을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열관리시스템의 각 모드별 동작과 냉각수의 흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명의 경우 제어부(110)가 마련된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어부는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다. 그리고, 제어부(110)는 제1펌프(P1), 제2펌프(P2), 제3펌프(P3) 및 제4펌프(P4)의 동작을 제어하여, 각각의 펌프가 배치된 냉각수 라인 상에서 냉각수의 유통을 조절한다. 그리고, 제어부(110)는 냉매라인(20)의 압축기(21)의 동작을 제어하여 냉매라인(20) 상에서 냉매의 유통을 조절한다. 제1밸브(V1), 제2밸브(V2), 제3밸브(V3), 제4밸브(V4), 냉각조절밸브(V50) 및 가열조절밸브(V60)는 각각 제어부(110)에 의해 제어되어 각각의 밸브가 연결된 냉각수 라인을 선택적으로 연결하거나 유량을 제어하게 된다. 그리고, 각각의 밸브는 멀티웨이밸브로 마련된다.
도 1과 같이 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 제1라디에이터(R1)와 고전압배터리코어(B)가 열교환되도록 연결하며, 제1펌프(P1)가 구비되어 냉각수가 유통되는 배터리라인(10); 냉매가 순환되는 압축기(21), 팽창밸브(22), 응축기(23) 및 증발기(24)가 구비된 냉매라인(20); 실내공조용 냉각코어(32)가 제1열교환기(34)를 통해 증발기(24)와 열교환되도록 연결하고, 제2펌프(P2)가 구비되어 냉각수가 유통되는 실내냉각라인(30); 실내공조용 가열코어(42)가 제2열교환기(44)를 통해 응축기(23)와 열교환되도록 연결하고, 제3펌프(P3)가 구비되어 냉각수가 유통되는 실내가열라인(40); 실내냉각라인(30) 중 냉각코어(32)의 하류 지점에서 분기되어 배터리라인(10) 중 고전압배터리코어(B)의 상류지점과 연결되며, 냉각코어(32)를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어(B)로의 도입 여부를 조절하는 냉각조절밸브(V50)가 마련된 제1배터리냉각라인(50); 실내가열라인(40) 중 가열코어(42)의 하류 지점에서 분기되어 배터리라인(10) 중 고전압배터리코어(B)의 상류지점과 연결되며, 가열코어(42)를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어(B)로의 도입 여부를 조절하는 가열조절밸브(V60)가 마련된 제1배터리가열라인(60);을 포함한다.
보다 상세하게는 배터리라인(10)에는 고전압배터리코어(B)가 구비되고, 고전압배터리코어(B)를 외기를 이용하여 냉각하기 위한 제1라디에이터(R1)와 제어부(110)에 의해 구동 및 정지가 제어되며 냉각수의 순환을 위한 제1펌프(P1)가 구비된다. 이와 같은 고전압배터리코어(B)는 고전압배터리와 직접적으로 연결된 방열부일 수도 있고, 별도의 냉각수라인을 통해 고전압배터리와 간접적으로 연결된 방열부를 모두 포함하는 개념이다.
그리고, 압축기(21), 팽창밸브(22), 응축기(23) 및 증발기(24)로 구성된 냉매라인(20)에는 냉매가 순환화면서 다른 라인들과 열적으로 연결된다. 압축기(21)는 제어부(110)에 의해 구동이 제어되며, 냉매가 압축기(21), 응축기(23), 팽창밸브(22) 및 증발기(24)를 순환하면서 방열 및 흡열을 통해 다른 라인들과 열교환하게 되는 것이다.
냉매라인(20)은 실내냉각라인(30) 및 실내가열라인(40)과 열적으로 연결된다. 실내냉각라인(30)에는 실내공조용 냉각코어(32)와 제어부(110)에 의해 구동 및 정지가 제어되며 냉각수의 순환을 위한 제2펌프(P2)가 구비된다. 그리고, 실내냉각라인(30)에는 제1열교환기(34)가 구비되어 냉매라인(20)의 증발기(24)와 열교환됨으로써 실내냉각라인(30)과 냉매라인(20)이 열적으로 연결된다. 또한, 실내공조용 냉각코어(32)를 지나는 공기는 냉각됨으로써 차량의 실내공간으로 차가운 공기를 토출할 수 있는 것이다.
실내가열라인(40)에는 실내공조용 가열코어(42)와 제어부(110)에 의해 구동 및 정지가 제어되며 냉각수의 순환을 위한 제3펌프(P3)가 구비된다. 그리고, 실내가열라인(40)에는 제2열교환기(44)가 구비되어 냉매라인(20)의 응축기(23)와 열교환됨으로써 실내가열라인(40)과 냉매라인(20)이 열적으로 연결된다. 또한, 실내공조용 가열코어(42)를 지나는 공기는 승온됨으로써 차량의 실내공간으로 따뜻한 공기를 토출할 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 경우 제1배터리냉각라인(50)과 제1배터리가열라인(60)이 마련된다. 구체적으로, 제1배터리냉각라인(50)은 실내냉각라인(30) 중 냉각코어(32)의 하류지점에서 분기되어 배터리라인(10) 중 고전압배터리코어(B)의 상류지점과 연결된다. 따라서, 실내냉각라인(30)의 냉각코어(32)를 통과한 냉각수는 도 2와 같이 제1배터리냉각라인(50)을 통해 배터리라인(10)으로 유통될 수 있는 것이다. 그러므로, 냉각코어(32)를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어(B)로 도입될 수 있다. 종래의 차량용 열관리시스템은 실내냉각공조를 위해 냉각수라인과 냉매라인이 구비되고, 고전압배터리를 냉각시키기 위해서는 별도의 냉각수라인과 냉매라인이 필요하였다. 본 발명의 경우 실내냉각라인(30)과 배터리라인(10)이 제1배터리냉각라인(50)을 통해 연결됨으로써 하나의 냉매라인만으로도 실내냉각공조와 고전압배터리코어의 냉각을 수행할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 냉매의 사용양이 현저히 줄게 되어 친환경적인 장점도 있는 것이다. 그리고, 제1배터리냉각라인(50)에는 제어부(110)에 의해 제어되어 선택적으로 유로를 연결하거나 유량을 제어하기 위한 냉각조절밸브(V50)가 마련된다. 따라서, 냉각조절밸브(V50)의 제어에 따라서 냉각코어(32)를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어(B)로의 도입 여부를 조절할 수 있게 되는 것이다.
한편, 제1배터리가열라인(60)은 실내냉각라인(30) 중 가열코어(42)의 하류지점에서 분기되어 배터리라인(10) 중 고전압배터리코어(B)의 상류지점과 연결된다. 따라서, 실내가열라인(40)의 가열코어(42)를 통과한 냉각수는 도 4와 같이 제1배터리가열라인(60)을 통해 배터리라인(10)으로 유통될 수 있는 것이다. 그러므로, 가열코어(42)를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어(B)로 도입될 수 있다. 종래의 차량용 열관리시스템은 실내가열공조를 위해 냉각수라인과 냉매라인이 구비되고, 고전압배터리를 승온시키기 위해서는 별도의 냉각수라인과 냉매라인이 필요하였다. 본 발명의 경우 실내가열라인과 배터리라인이 제1배터리가열라인을 통해 연결됨으로써 하나의 냉매라인만으로도 실내가열공조와 고전압배터리코어의 승온을 수행할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 냉매의 사용양이 현저히 줄게 되어 친환경적인 장점도 있는 것이다. 그리고, 제1배터리가열라인(60)에는 제어부(110)에 의해 제어되어 선택적으로 유로를 연결하거나 유량을 제어하기 위한 가열조절밸브(V60)가 마련된다. 따라서, 가열조절밸브(V60)의 제어에 따라서 가열코어(42)를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어(B)로의 도입 여부를 조절할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 경우 도 1과 같이 배터리라인(10) 중 고전압배터리코어(B)의 하류지점에서 각각 분기되어 실내냉각라인(30) 중 제1열교환기(34)의 상류지점에 연결된 제2배터리냉각라인(70) 및 실내가열라인(40) 중 제2열교환기(44)의 상류지점에 연결된 제2배터리가열라인(80);을 더 포함하고, 제1배터리냉각라인(50)과 제1배터리가열라인(60)은 제1밸브(V1)를 통해 배터리라인(10)에 연결될 수 있다. 제2배터리냉각라인(70)은 배터리라인(10) 중 고전압배터리코어(B)의 하류 지점에서 분기되어 실내냉각라인(30) 중 제1열교환기(34)의 상류지점에 연결된다. 따라서, 도 2와 같이 제1배터리냉각라인(50)을 통해 고전압배터리코어(B)로 도입된 냉각수는 고전압배터리코어(B)를 통과한 후 제2배터리냉각라인(70)을 통해 제1열교환기(34)로 도입되는 것이다. 그리고, 제2배터리가열라인(80)은 배터리라인(10) 중 고전압배터리코어(B)의 하류 지점에서 분기되어 실내가열라인(40) 중 제2열교환기(44)의 상류지점에 연결된다. 따라서, 도 4와 같이 제1배터리가열라인(60)을 통해 고전압배터리코어(B)로 도입된 냉각수는 고전압배터리코어(B)를 통과한 후 제2배터리가열라인(80)을 통해 제2열교환기(44)로 도입되는 것이다.
또한, 제1배터리냉각라인(50)과 제1배터리가열라인(60)은 제1밸브(V1)를 통해 배터리라인(10)에 연결될 수 있다. 제1밸브(V1)는 제어부(110)에 의해 제어됨으로써 선택적으로 유로를 연결하거나 유량의 제어를 수행한다. 따라서, 제1밸브(V1)에 의해서 배터리라인(10), 제1배터리냉각라인(50) 및 제1배터리가열라인(60)의 냉각수 유통을 조절하게 되는 것이다.
그리고, 본 발명의 경우 도 1과 같이 제2라디에이터(R2)와 제2열교환기(44)가 열교환되도록 연결하며, 일단이 실내가열라인(40) 중 제2열교환기(44)의 상류지점에 연결되고, 타단이 실내가열라인(40) 중 제2열교환기(44)의 하류지점에 연결된 제2라디에이터라인(90);을 더 포함하고, 제2라디에이터라인(90)과 제2배터리가열라인(80)은 제2밸브(V2)를 통해 실내가열라인(40)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 제2라디에이터라인(90)에는 제2라디에이터(R2)가 구비된다. 제2라디에이터(R2)는 차량의 외기와 제2라디에이터(R2)를 통과하는 냉각수를 열교환시킨다. 그리고, 제2라디에이터라인(90)은 일단 및 타단이 각각 실내가열라인(40) 중 제2열교환기(44)의 상류지점 및 하류지점에 연결된다. 그리고, 제2라디에이터라인(90)과 제2배터리가열라인(80)은 도시된 바와 같이 제2밸브(V2)를 통해 실내가열라인(40)에 연결될 수 있다. 제2밸브(V2)는 제어부(110)에 의해 제어됨으로써 선택적으로 유로를 연결하거나 유량의 제어를 수행한다. 따라서, 제2밸브(V2)에 의해서 실내가열라인(40), 제2라디에이터라인(90) 및 제2배터리가열라인(80)의 냉각수 유통을 조절하게 되는 것이다.
그리고, 도 1 내지 2와 같이 고전압배터리코어(B)를 냉각하며 차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출하는 제1모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제3펌프(P3) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 제2라디에이터(R2)와 제2열교환기(44)가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제2펌프(P2) 및 냉각조절밸브(V50) 및 제1밸브(V1)를 제어하여 냉각코어(32)를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어(B)로 도입된 후 제1열교환기(34)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 제2밸브(V2)를 제어함으로써 실내가열라인(40)의 일부와 제2라디에이터라인(90)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 제2라디에이터(R2)에서 외기와 열교환하여 냉각된 후 다시 제2열교환기(44)를 순환한다. 그리고, 제어부(110)는 제2펌프(P2) 및 냉각조절밸브(V50) 및 제1밸브(V1)를 제어함으로써 실내냉각라인(30)의 일부와 제1배터리냉각라인(50)과 배터리라인(10)의 일부 및 제2배터리냉각라인(70)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각된 냉각수는 냉각코어(32)를 통과하여 고전압배터리코어(B)로 도입된다. 그리고, 고전압배터리코어(B)를 통과한 냉각수는 제2배터리냉각라인(70)을 통해 제1열교환기(34)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 냉각코어(32)를 지나는 공기는 냉각됨으로써 차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출할 수 있고, 고전압배터리코어(B)에 냉각된 냉각수가 제공됨으로써 고전압배터리코어(B)를 냉각시킬 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 경우 도 1 및 3과 같이 차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출하는 제2모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제3펌프(P3) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 제2라디에이터(R2)와 제2열교환기(44)가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제2펌프(P2) 및 냉각조절밸브(V50)를 제어하여 냉각코어(32)를 통과한 냉각수가 제1열교환기(34)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 제2밸브(V2)를 제어함으로써 실내가열라인(40)의 일부와 제2라디에이터라인(90)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 제2라디에이터(R2)에서 외기와 열교환하여 냉각된 후 다시 제2열교환기(44)를 순환한다.
그리고, 제어부(110)는 제2펌프(P2) 및 냉각조절밸브(V50)를 제어함으로써 실내냉각라인(30)에 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각된 냉각수는 냉각코어(32)를 통과한 후 다시 제1열교환기(34)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 냉각코어(32)를 지나는 공기는 냉각됨으로써 차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출할 수 있다.
그리고, 도 1과 같이 본 발명의 경우 제3라디에이터(R3)와 제1열교환기(34)가 열교환되도록 연결하며, 일단이 실내냉각라인(30) 중 제1열교환기(34)의 상류지점에 연결되고, 타단이 실내냉각라인(30) 중 제1열교환기(34)의 하류지점에 연결된 제3라디에이터라인(100);을 더 포함하고, 제3라디에이터라인(100)과 제2배터리냉각라인(70)은 제3밸브(V3)를 통해 실내냉각라인(30)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 제3라디에이터라인(100)에는 제3라디에이터(R3)가 구비된다. 제3라디에이터(R3)는 차량의 외기와 제3라디에이터(R3)를 통과하는 냉각수를 열교환시킨다. 그리고, 제3라디에이터라인(100)은 일단 및 타단이 각각 실내냉각라인(30) 중 제1열교환기(34)의 상류지점 및 하류지점에 연결된다. 그리고, 제3라디에이터라인(100)과 제2배터리가열라인(80)은 도시된 바와 같이 제3밸브(V3)를 통해 실내냉각라인(30)에 연결될 수 있다. 제3밸브(V3)는 제어부(110)에 의해 제어됨으로써 선택적으로 유로를 연결하거나 유량의 제어를 수행한다. 따라서, 제3밸브(V3)에 의해서 실내냉각라인(30), 제3라디에이터라인(100) 및 제2배터리냉각라인(70)의 냉각수 유통을 조절하게 되는 것이다.
그리고, 본 발명의 경우 도 1 및 4와 같이 고전압배터리코어(B)를 승온하며 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제3모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3)를 제어하여 제3라디에이터(R3)와 제1열교환기(34)가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제1밸브(V1) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 가열코어(42)를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어(B)로 도입된 후 제2열교환기(44)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3)를 제어함으로써 실내냉각라인(30)의 일부와 제3라디에이터라인(100)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각된 냉각수는 제3라디에이터(R3)에서 외기와 열교환하여 승온된 후 다시 제1열교환기(34)를 순환한다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제1밸브(V1) 및 제2밸브(V2)를 제어함으로써 실내가열라인(40)의 일부와 제1배터리가열라인(60)과 배터리라인(10)의 일부 및 제2배터리가열라인(80)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 가열코어(42)를 통과하여 고전압배터리코어(B)로 도입된다. 그리고, 고전압배터리코어(B)를 통과한 냉각수는 제2배터리가열라인(80)을 통해 제2열교환기(44)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 가열코어(42)를 지나는 공기는 승온됨으로써 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출할 수 있고, 고전압배터리코어(B)에 승온된 냉각수가 제공됨으로써 고전압배터리코어(B)를 승온시킬 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 경우 도 1 및 5와 같이 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제4모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3)를 제어하여 제3라디에이터(R3)와 제2열교환기(44)가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 가열코어(42)를 통과한 냉각수가 제2열교환기(44)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3)를 제어함으로써 실내냉각라인(30)의 일부와 제3라디에이터라인(100)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각된 냉각수는 제3라디에이터(R3)에서 외기와 열교환하여 승온된 후 다시 제1열교환기(34)를 순환한다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어함으로써 실내가열라인(40)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 가열코어(42)를 통과한 후 다시 제2열교환기(44)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 가열코어(42)를 지나는 공기는 승온됨으로써 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출할 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 경우 도 1과 같이 전장부품코어(M)와 연결되며, 일단이 제3라디에이터라인(100) 중 제3라디에이터(R3) 상류지점에 연결되고, 타단이 제3라디에이터라인(100) 중 제3라디에이터(R3) 하류지점에 제4밸브(V4)를 통해 연결되며, 제4펌프(P4)가 구비되어 냉각수가 유통되는 전장부품라인(120);을 더 포함할 수 있다.
차량에는 ECU, OBC 및 MOTOR 등과 같은 전장부품이 마련된다. 이와 같은 전장부품은 차량의 주행시에는 발열된다. 따라서, 전장부품코어(M)는 전장부품 등과 직접적으로 연결된 방열부일 수도 있고, 별도의 냉각수라인을 통해 전장부품 등과 간접적으로 연결된 방열부를 모두 포함하는 개념이다.
구체적으로, 전장부품라인(120)은 전장부품코어(M)와 연결된다. 그리고, 전장부품라인(120)은 일단이 제3라디에이터라인(100) 중 제3라디에이터(R3) 상류지점에 연결되고, 타단이 제3라디에이터라인(100) 중 제3라디에이터(R3) 하류지점에 제4밸브(V4)를 통해 연결된다. 제4밸브(V4)는 제어부(110)에 의해 제어됨으로써 선택적으로 유로를 연결하거나 유량의 제어를 수행한다. 따라서, 제4밸브(V4)에 의해서 제3라디에이터라인(100)과 전장부품라인(120)의 냉각수 유통이 조절되는 것이다. 그리고, 전장부품라인(120)에는 제어부(110)에 의해 구동 및 정지가 제어되며 냉각수의 순환을 위한 제4펌프(P4)가 구비된다.
한편, 도 1 및 6과 같이 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 전장부품코어(M)의 폐열을 회수하고, 고전압배터리코어(B)를 승온하며 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제5모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 전장부품코어(M)와 제1열교환기(34)가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제1밸브(V1) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 가열코어(42)를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어(B)로 도입된 후 제2열교환기(44)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3) 및 제4밸브(V4)를 제어함으로써 실내냉각라인(30)의 일부와 제3라디에이터라인(100)의 일부와 전장부품라인(120)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각된 냉각수는 전장부품코어(M)에서 열교환하여 승온된 후 다시 제1열교환기(34)를 순환한다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제1밸브(V1) 및 제2밸브(V2)를 제어함으로써 실내가열라인(40)의 일부와 제1배터리가열라인(60)과 배터리라인(10)의 일부 및 제2배터리가열라인(80)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 가열코어(42)를 통과하여 고전압배터리코어(B)로 도입된다. 그리고, 고전압배터리코어(B)를 통과한 냉각수는 제2배터리가열라인(80)을 통해 제2열교환기(44)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 가열코어(42)를 지나는 공기는 승온됨으로써 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출할 수 있고, 고전압배터리코어(B)에 승온된 냉각수가 제공됨으로써 고전압배터리코어(B)를 승온시킬 수 있는 것이다. 제5모드의 경우 전장부품코어(M)의 폐열을 회수하여 난방 및 고전압배터리코어의 승온에 이를 이용하므로 차량용 열관리시스템의 열효율이 높아지는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 도 1 및 7과 같이 전장부품코어(M)의 폐열을 회수하고, 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제6모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제4펌프(P4) 및 제3밸브(V3) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 전장부품코어(M)와 제1열교환기(34)가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 가열코어(42)를 통과한 냉각수가 제2열교환기(44)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제4펌프(P4) 및 제3밸브(V3) 및 제4밸브(V4)를 제어함으로써 실내냉각라인(30)의 일부와 제3라디에이터라인(100)의 일부와 전장부품라인(120)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각된 냉각수는 전장부품코어(M)에서 열교환하여 승온된 후 다시 제1열교환기(34)를 순환한다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어함으로써 실내가열라인(40)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 가열코어(42)를 통과한 후 다시 제2열교환기(44)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 가열코어(42)를 지나는 공기는 승온됨으로써 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출할 수 있는 것이다. 제6모드의 경우 전장부품코어(M)의 폐열을 회수하여 난방에 이를 이용하므로 차량용 열관리시스템의 열효율이 높아지는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 도 1 및 8과 같이 차량의 실내공간으로 제습된 공기를 토출시키는 제7모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 제2열교환기(44)를 통과한 냉각수가 분기되어 각각 가열코어(42) 및 제2라디에이터(R2)로 도입되도록 냉각수를 순환시키며, 제2펌프(P2) 및 냉각조절밸브(V50) 및 제3밸브(V3)를 제어하여 냉각코어(32)를 통과한 냉각수가 제2열교환기(44)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 실내가열라인(40)과 제2라디에이터라인(90)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 도 8에 도시된 바와 같이 제3펌프(P3)가 동작됨으로써 제2열교환기(44)를 통과한 냉각수가 분기되어 각각 가열코어(42) 및 제2라디에이터(R2)를 순환한 후 제2밸브(V2)를 지나서 다시 제2열교환기(44)를 순환하게 된다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 제2라디에이터(R2) 및 가열코어(42)에서 열교환하여 냉각된 후 다시 제2열교환기(44)를 순환하는 것이다. 그리고, 제어부(110)는 제2펌프(P2) 및 냉각조절밸브(V50) 및 제3밸브(V3)를 제어함으로써 실내냉각라인(30)에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각된 냉각수는 냉각코어(32)를 통과한 후 다시 제1열교환기(34)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 냉각코어(32)를 지나는 공기는 냉각되며 제습되고, 다시 실내공조용 가열코어(42)를 지나며 승온되게 된다. 따라서, 차량의 실내공간으로 제습된 공기를 토출할 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 도 1 및 9와 같이 제3라디에이터(R3)를 통해 전장부품코어(M)를 냉각시키는 제8모드인 경우, 제어부(110)는 제4펌프(P4) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 전장부품코어(M)를 통과한 냉각수가 제3라디에이터(R3)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 제4펌프(P4) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 전장부품라인(120)과 제3라디에이터라인(100)의 일부에서 냉각수가 순환되도록 한다. 따라서, 전장부품라인(120)의 전장부품코어(M)를 지나며 냉각수는 전장부품코어(M)의 폐열을 회수하여 승온된다. 즉, 전장부품코어(M)는 냉각되는 것이다. 그리고, 전장부품코어(M)를 지난 냉각수는 제3라디에이터(R3)에서 방열됨으로써 다시 냉각되는 것이다. 제8모드의 경우 제4펌프(P4)를 사용하므로, 제3라디에이터(R3)에서 냉각수의 방향이 제2펌프를 사용하는 제3모드 및 제4모드인 경우와 반대방향으로 냉각수가 흐를 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 도 1 및 10과 같이 제1라디에이터(R1)를 통해 고전압배터리코어(B)를 냉각시키는 제9모드인 경우, 제어부(110)는 제1펌프(P1) 및 제1밸브(V1)를 제어하여 고전압배터리코어(B)를 통과한 냉각수가 제1라디에이터(R1)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 제1펌프(P1) 및 제1밸브(V1)를 제어하여 배터리라인(10) 상에서 냉각수가 유통되도록 한다. 그리고, 고전압배터리코어(B)를 지나며 승온된 냉각수는 제1라디에이터(R1)를 통과하며 외기와 열교환되어 냉각되는 것이다. 즉, 고전압배터리코어(B)는 냉각되는 것이다. 그리고, 고전압배터리코어(B)를 지난 냉각수는 제1라디에이터(R1)에서 방열됨으로써 다시 냉각되는 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 도 1 및 11과 같이 제1라디에이터(R1)를 통해 고전압배터리코어(B)를 냉각시키며 제3라디에이터(R3)를 통해 전장부품코어(M)를 냉각시키는 제10모드인 경우, 제어부(110)는 제1펌프(P1) 및 제1밸브(V1)를 제어하여 고전압배터리코어(B)를 통과한 냉각수가 제1라디에이터(R1)로 도입되도록 제어하며, 제4펌프(P4) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 전장부품코어(M)를 통과한 냉각수가 제3라디에이터(R3)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 제1펌프(P1) 및 제1밸브(V1)를 제어하여 배터리라인(10) 상에서 냉각수가 유통되도록 한다. 그리고, 고전압배터리코어(B)를 지나며 승온된 냉각수는 제1라디에이터(R1)를 통과하며 외기와 열교환되어 냉각되는 것이다. 즉, 전장부품코어(M)는 냉각되는 것이다. 그리고, 전장부품코어(M)를 지난 냉각수는 제3라디에이터(R3)에서 방열됨으로써 다시 냉각되는 것이다. 그리고, 제어부(110)는 제4펌프(P4) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 제3라디에이터라인(100)의 일부와 전장부품라인(120)에서 냉각수가 유통되도록 한다. 따라서, 전장부품코어(M)를 지나며 승온된 냉각수는 제3라디에이터(R3)를 통과하며 외기와 열교환되어 냉각되는 것이다. 즉, 고전압배터리코어(B)는 냉각되는 것이다. 그리고, 고전압배터리코어(B)를 지난 냉각수는 제1라디에이터(R1)에서 방열됨으로써 다시 냉각되는 것이다. 제10모드의 경우 제4펌프(P4)를 사용하므로, 제3라디에이터(R3)에서 냉각수의 방향이 제2펌프를 사용하는 제3모드 및 제4모드인 경우와 반대방향으로 냉각수가 흐를 수 있다.
그리고, 도 1 및 12와 같이 본 발명에 따른 차량용 열관리시스템은, 제3라디에이터(R3)를 통해 전장부품코어(M)를 냉각시키며, 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출시키는 제 11모드인 경우, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시키며, 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 제2열교환기(44)를 통과한 냉각수가 분기되어 각각 제3라디에이터(R3) 및 전장부품코어(M)로 도입되도록 제어하며, 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 가열코어(42)를 통과한 냉각수가 제2열교환기(44)로 도입되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 압축기(21)를 작동하여 냉매라인(20)의 냉매를 순환시킨다. 그리고, 제어부(110)는 제2펌프(P2) 및 제3밸브(V3) 및 제4밸브(V4)를 제어하여 제2열교환기(44)를 통과한 냉각수가 각각 분기되어 제3라디에이터라인(100) 및 전장부품코어(M)로 도입되도록 한다. 따라서, 실내냉각라인(30)에 구비된 제1열교환기(34)와 냉매라인(20)의 증발기(24)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제1열교환기(34)에서 냉각수는 제3라디에이터(R3) 및 전장부품코어(M)에서 열교환하여 승온된 후 다시 제1열교환기(34)를 순환하는 것이다. 그리고, 제어부(110)는 제3펌프(P3) 및 가열조절밸브(V60) 및 제2밸브(V2)를 제어하여 가열코어(42)를 통과한 냉각수가 제2열교환기(44)로 도입되도록 제어할 수 있다. 따라서, 실내가열라인(40)에 구비된 제2열교환기(44)와 냉매라인(20)의 응축기(23)가 열교환하여 열적으로 연결되고, 제2열교환기(44)에서 승온된 냉각수는 가열코어(42)를 통과한 후 고전압배터리코어(B)를 통과한 후 다시 제2열교환기(44)를 순환한다. 이 경우, 실내공조용 가열코어(42)를 지나는 승온됨으로써 차량의 실내공간으로 따뜻한 공기가 토출되는 것이다. 그리고, 실내공조용 가열코어(42)를 지난 냉각수가 고전압배터리코어(B)로 도입되어 고전압배터리코어(B)를 승온시키는 것이다.
그리고, 본 발명의 경우 도 1 내지 12와 같이 실내가열라인(40)에는 냉각수를 가열하는 수가열히터(W)가 별도로 마련될 수 있다. 또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 냉각수를 공급하는 리저버탱크를 각각의 라인 상에 별도로 구비하여 냉각수를 공급할 수도 있을 것이다.
본 발명의 차량용 열관리시스템에 따르면, 차량의 열관리 분야에서 실내 공조와 배터리의 냉난방에 필요한 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
R1 : 제1라디에이터 R2 : 제2라디에이터
R3 : 제3라디에이터 P1 : 제1펌프
P2 : 제2펌프 P3 : 제3펌프
P4 : 제4펌프 B : 고전압배터리코어
M : 전장부품코어 10 : 배터리라인
20 : 냉매라인 21 : 압축기
22 : 팽창밸브 23 : 응축기
24 : 증발기 30 : 실내냉각라인
32 : 냉각코어 34 : 제1열교환기
40 : 실내가열라인 42 : 가열코어
44 : 제2열교환기 50 : 제1배터리냉각라인
V50 : 냉각조절밸브 60 : 제1배터리가열라인
V60 : 가열조절밸브 70 : 제2배터리냉각라인
80 : 제2배터리가열라인 90 : 제2라디에이터라인
100 : 제3라디에이터라인 110 : 제어부
120 : 전장부품라인
V1 : 제1밸브 V2 : 제2밸브
V3 : 제3밸브 V4 : 제4밸브

Claims (16)

  1. 제1라디에이터와 고전압배터리코어가 열교환되도록 연결하며, 제1펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 배터리라인;
    냉매가 순환되는 압축기, 팽창밸브, 응축기 및 증발기가 구비된 냉매라인;
    실내공조용 냉각코어가 제1열교환기를 통해 증발기와 열교환되도록 연결하고, 제2펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 실내냉각라인;
    실내공조용 가열코어가 제2열교환기를 통해 응축기와 열교환되도록 연결하고, 제3펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 실내가열라인;
    실내냉각라인 중 냉각코어의 하류 지점에서 분기되어 배터리라인 중 고전압배터리코어의 상류지점과 연결되며, 냉각코어를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어로의 도입 여부를 조절하는 냉각조절밸브가 마련된 제1배터리냉각라인;
    실내가열라인 중 가열코어의 하류 지점에서 분기되어 배터리라인 중 고전압배터리코어의 상류지점과 연결되며, 가열코어를 통과한 냉각수의 고전압배터리코어로의 도입 여부를 조절하는 가열조절밸브가 마련된 제1배터리가열라인;을 포함하는 차량용 열관리시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    배터리라인 중 고전압배터리코어의 하류지점에서 각각 분기되어 실내냉각라인 중 제1열교환기의 상류지점에 연결된 제2배터리냉각라인 및 실내가열라인 중 제2열교환기의 상류지점에 연결된 제2배터리가열라인;을 더 포함하고,
    제1배터리냉각라인과 제1배터리가열라인은 제1밸브를 통해 배터리라인에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제2라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 연결하며, 일단이 실내가열라인 중 제2열교환기의 상류지점에 연결되고, 타단이 실내가열라인 중 제2열교환기의 하류지점에 연결된 제2라디에이터라인;을 더 포함하고,
    제2라디에이터라인과 제2배터리가열라인은 제2밸브를 통해 실내가열라인에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    고전압배터리코어를 냉각하며 차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출하는 제1모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제3펌프 및 제2밸브를 제어하여 제2라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제2펌프 및 냉각조절밸브 및 제1밸브를 제어하여 냉각코어를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어로 도입된 후 제1열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    차량의 실내공간으로 냉각된 공기를 토출하는 제2모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제3펌프 및 제2밸브를 제어하여 제2라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제2펌프 및 냉각조절밸브를 제어하여 냉각코어를 통과한 냉각수가 제1열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    제3라디에이터와 제1열교환기가 열교환되도록 연결하며, 일단이 실내냉각라인 중 제1열교환기의 상류지점에 연결되고, 타단이 실내냉각라인 중 제1열교환기의 하류지점에 연결된 제3라디에이터라인;을 더 포함하고,
    제3라디에이터라인과 제2배터리냉각라인은 제3밸브를 통해 실내냉각라인에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    고전압배터리코어를 승온하며 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제3모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제2펌프 및 제3밸브를 제어하여 제3라디에이터와 제1열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제1밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어로 도입된 후 제2열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제4모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제2펌프 및 제3밸브를 제어하여 제3라디에이터와 제2열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    전장부품코어와 연결되며, 일단이 제3라디에이터라인 중 제3라디에이터 상류지점에 연결되고, 타단이 제3라디에이터라인 중 제3라디에이터 하류지점에 제4밸브를 통해 연결되며, 제4펌프가 구비되어 냉각수가 유통되는 전장부품라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    전장부품코어의 폐열을 회수하고, 고전압배터리코어를 승온하며 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제5모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제2펌프 및 제3밸브 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어와 제1열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제1밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 고전압배터리코어로 도입된 후 제2열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    전장부품코어의 폐열을 회수하고, 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출하는 제6모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제4펌프 및 제3밸브 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어와 제1열교환기가 열교환되도록 냉각수를 순환시키고, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    차량의 실내공간으로 제습된 공기를 토출시키는 제7모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 제2열교환기를 통과한 냉각수가 분기되어 각각 가열코어 및 제2라디에이터로 도입되도록 냉각수를 순환시키며, 제2펌프 및 냉각조절밸브 및 제3밸브를 제어하여 냉각코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  13. 청구항 9에 있어서,
    제3라디에이터를 통해 전장부품코어를 냉각시키는 제8모드인 경우,
    제어부는 제4펌프 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어를 통과한 냉각수가 제3라디에이터로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  14. 청구항 9에 있어서,
    제1라디에이터를 통해 고전압배터리코어를 냉각시키는 제9모드인 경우,
    제어부는 제1펌프 및 제1밸브를 제어하여 고전압배터리코어를 통과한 냉각수가 제1라디에이터로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  15. 청구항 9에 있어서,
    제1라디에이터를 통해 고전압배터리코어를 냉각시키며 제3라디에이터를 통해 전장부품코어를 냉각시키는 제10모드인 경우,
    제어부는 제1펌프 및 제1밸브를 제어하여 고전압배터리코어를 통과한 냉각수가 제1라디에이터로 도입되도록 제어하며, 제4펌프 및 제4밸브를 제어하여 전장부품코어를 통과한 냉각수가 제3라디에이터로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.
  16. 청구항 9에 있어서,
    제3라디에이터를 통해 전장부품코어를 냉각시키며, 차량의 실내공간으로 승온된 공기를 토출시키는 제 11모드인 경우,
    제어부는 압축기를 작동하여 냉매라인의 냉매를 순환시키며, 제2펌프 및 제3밸브 및 제4밸브를 제어하여 제2열교환기를 통과한 냉각수가 분기되어 각각 제3라디에이터 및 전장부품코어로 도입되도록 제어하며, 제3펌프 및 가열조절밸브 및 제2밸브를 제어하여 가열코어를 통과한 냉각수가 제2열교환기로 도입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리시스템.

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