KR20210000117A - 차량용 히트펌프 시스템 - Google Patents

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김연호
김재완
조완제
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현대자동차주식회사
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Abstract

차량용 히트펌프 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉각수와 냉매가 열교환 되는 하나의 칠러를 이용하여 배터리 모듈을 승온 또는 냉각시킴으로써, 시스템의 단순화가 가능하고, 차량의 난방모드에서 외기열원과, 전장품, 및 배터리 모듈의 폐열을 선택적으로 이용함으로써, 난방 효율을 향상시키도록 한다.

Description

차량용 히트펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매와 냉각수가 열교환 되는 하나의 칠러를 이용하여 배터리 모듈을 승온 또는 냉각시키고, 전장품과 배터리 모듈의 폐열을 이용하여 난방효율을 향상시키도록 하는 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공기조화 시스템은 자동차의 실내를 난방하거나 냉방하기 위하여 냉매를 순환시키는 에어컨 장치를 포함한다.
이러한 에어컨 장치는 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것으로 압축기의 구동에 의하여 토출되는 냉매가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 증발기에 의한 열교환에 의하여 자동차의 실내를 난방 또는 냉방하도록 구성된다.
즉, 에어컨 장치는 여름철 냉방모드 시에는 압축기로부터 압축된 고온, 고압의 기상냉매가 응축기를 통하여 응축된 후 리시버 드라이어 및 팽창밸브를 거쳐 증발기에서의 증발을 통하여 실내의 온도 및 습도를 낮추게 된다.
한편, 최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차로 구분된다.
이러한 친환경 차량 중, 전기자동차 또는 하이브리드 차량에는 일반 차량의 공기조화장치와는 달리 별도의 히터가 사용되지 않으며, 친환경 차량에 적용되는 공기조화장치를 통상적으로 히트펌프 시스템이라 한다.
한편, 전기 자동차의 경우에는 산소와 수소의 화학적 반응 에너지를 전기 에너지로 전환하여 구동력을 발생시키게 되며, 이 과정에서 연료전지 내의 화학적 반응에 의해 열에너지가 발생되는 바, 발생된 열을 효과적으로 제거하는 것이 연료전지의 성능 확보에 있어 필수적이다.
그리고 하이브리드 자동차에서도 일반적인 연료로 작동하는 엔진과 함께, 상기한 연료전지나, 전기 배터리로부터 공급되는 전기를 이용해 모터를 구동시켜 구동력을 발생시키게 되는 바, 연료전지나 배터리, 및 모터로부터 발생되는 열을 효과적으로 제거해야만 모터의 성능을 확보할 수 있게 된다.
이에 따라, 종래 기술에 따른 하이브리드 차량이나 전기 자동차에서는 모터와 전장품, 및 연료전지를 포함하는 배터리의 발열을 방지하도록 냉각수단, 및 히트펌프 시스템과 함께, 배터리 냉각 시스템이 각각 별도의 밀폐회로로 구성해야만 한다.
따라서, 차량의 전방에 배치되는 쿨링모듈의 크기 및 중량이 증가되고, 엔진룸 내부에서 각각의 히트펌프 시스템과 냉각수단 및 배터리 냉각 시스템으로 냉매 또는 냉각수를 공급하는 연결배관들의 레이아웃이 복잡해지는 단점이 있다.
또한, 배터리가 최적성능을 발휘되도록 차량의 상태에 따라 배터리를 승온 또는 냉각시키는 배터리 냉각 시스템이 별도로 구비되는 바, 각 연결배관과 연결하기 위한 다수개의 밸브가 적용되고, 이 밸브들의 빈번한 개폐작동으로 인한 소음 및 진동이 차량 실내로 전달되어 승차감이 저하되는 단점도 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉각수와 냉매가 열교환 되는 하나의 칠러를 이용하여 배터리 모듈을 승온 또는 냉각시킴으로써, 시스템의 단순화가 가능한 차량용 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 차량의 난방모드에서 외기열원, 및 전장품, 및 배터리 모듈의 폐열을 선택적으로 이용함으로써, 난방 효율을 향상시키도록 하는 차량용 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉각수 라인으로 연결되는 라디에이터, 제1 워터펌프, 제1 밸브를 포함하며, 상기 냉각수 라인에 구비되는 적어도 하나의 전장품을 냉각하도록 상기 냉각수 라인에 냉각수를 순환시키는 냉각장치; 배터리 냉각수 라인으로 연결되는 배터리 라디에이터, 제2 워터펌프, 및 제2 밸브를 포함하고, 상기 배터리 냉각수 라인에 구비되는 배터리 모듈에 냉각수를 순환시키는 배터리 냉각장치; 냉각수를 이용해 차량실내를 난방하도록 상기 냉각수 라인과 제3 밸브를 통해 연결되는 난방라인과, 상기 난방라인에 구비되는 제3 워터펌프, 및 히터를 포함하는 난방장치; 및 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 통해 연결되는 제1 연결라인과, 제2 연결라인을 상호 연결하는 분기라인에 구비되어 상기 냉각장치, 또는 상기 배터리 냉각장치로부터 공급되는 냉각수가 통과되고, 에어컨 장치의 냉매라인과 냉매 연결라인을 통해 연결되며, 선택적으로 유입되는 냉각수를 상기 에어컨 장치로부터 공급된 냉매와 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절하는 칠러; 를 포함하되, 상기 에어컨 장치에 포함된 컨덴서는 상기 난방장치를 순환하는 냉각수가 통과되도록 상기 난방라인과 연결될 수 있다.
상기 에어컨 장치는 상기 냉매라인을 통해 연결되는 증발기와, 차량의 냉방, 난방, 및 제습 모드에 따라, 상기 증발기를 통과한 외기가 상기 히터에 선택적으로 유입되도록 조절하는 개폐도어가 내부에 구비된 HVAC모듈; 상기 증발기와 상기 컨덴서의 사이에서 상기 냉매라인을 통해 연결되는 압축기; 상기 컨덴서와 상기 증발기의 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 열교환기; 상기 열교환기와 상기 증발기의 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 제1 팽창밸브; 상기 냉매 연결라인에 구비되는 제2 팽창밸브; 상기 증발기와 상기 압축기 사이에서 상기 냉매라인에 구비되고, 상기 냉매 연결라인과 연결되는 어큐뮬레이터; 및 상기 컨덴서와 상기 열교환기 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 제3 팽창밸브; 를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 제3 팽창밸브의 선택적인 작동에 따라, 상기 컨덴서에서 응축된 냉매를 외기와 열교환을 통해 추가로 응축 또는 증발시킬 수 있다.
상기 제2 팽창밸브는 냉매로 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우, 상기 냉매 연결라인을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러로 유입시킬 수 있다.
상기 제3 팽창밸브는 차량의 난방모드와, 난방/제습 모드에서 상기 열교환기로 유입되는 냉매를 선택적으로 팽창시킬 수 있다.
상기 HVAC 모듈에는 상기 히터를 통과한 외기를 선택적으로 가열하도록 차량의 실내를 향하여 상기 히터의 후방에 배치되는 공기 가열기를 더 포함할 수 있다.
상기 냉매 연결라인의 일단은 상기 열교환기와 상기 제1 팽창밸브 사이에서 상기 냉매라인에 연결되고, 상기 냉매 연결라인의 타단은 상기 어큐뮬레이터에 연결될 수 있다.
상기 배터리 라디에이터는 차량의 전방에서 상기 라디에이터의 전방에 배치되고, 상기 열교환기는 상기 배터리 라디에이터의 전방에 배치될 수 있다.
상기 제1 연결라인의 일단은 상기 제1 밸브를 통해 상기 냉각수 라인에 연결되고, 상기 제1 연결라인의 타단은 상기 제2 밸브를 통해 상기 배터리 냉각수 라인에 연결되며, 상기 제2 연결라인은 상기 라디에이터와, 상기 배터리 라디에이터를 사이에 두고, 상기 제1 연결라인과 이격된 위치에서 상기 냉각수 라인과 상기 배터리 냉각수 라인을 연결하며, 상기 제1, 및 제2 연결라인은 상기 제1, 및 제2 밸브의 작동에 따라, 상기 냉각수 라인, 또는 상기 배터리 냉각수 라인과 상기 분기라인을 통해 각각 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 라디에이터와 상기 배터리 냉각수 라인에서 냉각된 각각의 냉각수를 이용하여 상기 전장품과 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우, 상기 제1, 및 제2 연결라인과, 상기 분기라인은 상기 제1, 및 제2 밸브의 작동을 통해 폐쇄되고, 상기 냉각장치와 상기 배터리 냉각장치는 각각 독립적인 밀폐회로를 형성하고, 상기 제1, 및 제2 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품과 상기 배터리 모듈에 각각 냉각수를 순환시킬 수 있다.
차량의 냉방모드에서 상기 배터리 모듈을 냉각하는 경우, 상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인의 연결이 폐쇄되며, 상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품에 순환되고, 상기 배터리 냉각장치에서는 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제2 워터펌프의 작동을 통해 상기 칠러를 통과한 냉각수가 상기 배터리 라디에이터의 통과 없이 상기 배터리 모듈에 공급되며, 상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되어 상기 냉각장치로부터 냉각수가 공급되며, 상기 에어컨 장치에서는 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 상기 냉매 연결라인이 개방된 상태에서, 상기 냉매라인과 상기 냉매 연결라인을 따라 냉매가 순환되고, 팽창된 냉매가 상기 증발기와 상기 칠러에 각각 공급되도록 상기 제1, 및 제2 팽창밸브는 냉매를 팽창시키며, 상기 제3 팽창밸브는 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 상기 열교환기로 유입시킬 수 있다.
상기 난방장치는 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 냉각장치에서 공급된 냉각수를 상기 컨덴서에 공급하고, 상기 컨덴서는 냉각수와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키고, 상기 열교환기는 상기 컨덴서로부터 유입된 냉매를 외기와의 열교환을 통해 추가로 응축시킬 수 있다.
차량의 난방모드에서 외기열원과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우, 상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터의 통과 없이 상기 칠러에 공급되고, 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인은 상기 제3 밸브의 작동을 통해 각각 독립된 밀폐회로를 형성하고, 상기 난방장치에서는 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 따라 냉각수가 순환되며, 상기 에어컨 장치에서는 상기 제1 팽창밸브의 작동을 통해 상기 컨덴서와 상기 증발기를 연결하는 냉매라인이 폐쇄되고, 상기 냉매 연결라인은 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 개방되며, 상기 제2 팽창밸브는 상기 냉매 연결라인으로 공급되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러에 공급하고, 상기 제3 팽창밸브는 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기에 공급할 수 있다.
차량의 난방모드에서 외기열원과 상기 배터리 모듈의 폐열을 회수할 경우, 상기 배터리 냉각장치에서는 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제2 워터펌프의 작동을 통해 상기 배터리 모듈을 통과한 냉각수가 상기 배터리 라디에이터의 통과 없이 상기 칠러에 공급되고, 상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인의 연결이 폐쇄되고, 냉각수가 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 순환하며, 상기 에어컨 장치에서는 상기 제1 팽창밸브의 작동을 통해 상기 컨덴서와 상기 증발기를 연결하는 냉매라인이 폐쇄되고, 상기 냉매 연결라인은 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 개방되며, 상기 제2 팽창밸브는 상기 냉매 연결라인으로 공급되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러에 공급하고, 상기 제3 팽창밸브는 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기에 공급할 수 있다.
상기 전장품의 폐열을 이용하여 차량의 난방모드를 수행할 경우, 상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터의 통과 없이 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인을 순환하고, 상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되고, 상기 냉각장치에서 상기 전장품의 폐열에 의해 온도가 상승된 냉각수가 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 순환하며, 상기 배터리 냉각장치와 상기 에어컨 장치는 작동이 중단될 수 있다.
차량의 난방/제습 모드에서 상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터의 통과 없이 상기 칠러에 공급되고, 상기 난방장치에서는 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 따라 냉각수가 순환되며, 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인은 상기 제3 밸브의 작동을 통해 각각 독립된 밀폐회로를 형성하고, 상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되어 상기 냉각장치로부터 냉각수가 공급되며, 상기 에어컨 장치에서는 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 상기 냉매 연결라인이 개방된 상태에서, 상기 냉매라인과 상기 냉매 연결라인을 따라 냉매가 순환되고, 팽창된 냉매가 상기 증발기와 상기 칠러에 각각 공급되도록 상기 제1, 및 제2 팽창밸브는 냉매를 팽창시킬 수 있다.
상기 제3 팽창밸브는 차량 실내의 온도가 낮을 경우, 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기로 유입시키고, 차량 실내의 온도가 높을 경우에는, 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시키지 않은 상태로, 상기 열교환기로 유입시킬 수 있다.
상기 배터리 모듈을 승온시킬 경우, 상기 냉각수 라인과 상기 배터리 냉각수 라인은 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 제1, 및 제2 연결라인과 연결되고, 상기 분기라인은 폐쇄되며, 상기 제2 워터펌프의 작동이 정지된 상태에서, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터와 상기 배터리 라디에이터의 통과 없이 상기 배터리 모듈에 공급되고, 상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되며, 상기 냉각장치에서 상기 전장품의 폐열에 의해 온도가 상승된 냉각수가 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 순환하며, 상기 에어컨 장치는 작동이 중단될 수 있다.
상기 제1, 제2, 및 제3 팽창밸브는 상기 냉매라인, 또는 상기 냉매 연결라인을 통과하는 냉매의 유동흐름을 제어하면서, 냉매를 선택적으로 팽창시키는 전자식 팽창밸브일 수 있다.
상기 제3 워터펌프와 상기 히터의 사이에서 상기 난방라인에는 냉각수를 선택적으로 가열하기 위한 냉각수 가열기가 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에 의하면, 냉각수와 냉매가 열교환 되는 하나의 칠러를 이용하여 차량의 모드에 따라 배터리 모듈을 승온 또는 냉각시키고, 냉각수를 이용해 차량의 난방모드를 구현함으로써, 시스템의 단순화가 가능해 질 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리 모듈을 차량의 모드에 맞게 효율적으로 승온 및 냉각시킴으로써, 배터리 모듈의 최적 성능 발휘가 가능해지고, 효율적인 배터리 모듈의 관리를 통해 차량의 전체적인 주행거리를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 난방모드에서 외기열원과, 전장품, 및 배터리 모듈의 폐열을 선택적으로 이용함으로써, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 컨덴서와 열교환기를 이용해 냉매의 응축 또는 증발 성능을 증대시킴으로써, 냉방성능을 향상시키고 압축기의 소모동력을 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명은 전체 시스템의 간소화를 통해 제작원가 절감 및 중량 축소가 가능하고, 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 냉각수를 이용한 전장품 및 배터리 모듈 냉각시의 작동 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 냉방모드에 따른 배터리 모듈의 냉각에 대한 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 난방모드에 따른 외기열원과 전장품 폐열 회수에 대한 작동 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 난방모드에 따른 외기열원과 배터리 모듈의 폐열 회수에 대한 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 전장품의 폐열을 이용한 차량의 난방모드의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 난방/제습 모드에 대한 작동 상태도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 배터리 모듈의 승온에 대한 작동 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉매와 냉각수가 열교환 되는 하나의 칠러(30)를 이용하여 배터리 모듈(26)을 승온 또는 냉각시키고, 전장품(15)과 상기 배터리 모듈(26)의 폐열을 이용하여 난방효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 히트펌프 시스템은 전기 자동차에서 상기 전장품(15)을 냉각하기 위한 냉각장치(10), 상기 배터리 모듈(26)을 냉각하기 위한 배터리 냉각장치(20), 및 냉각수를 이용해 실내를 난방하기 위한 난방장치(40), 및 실내를 냉방하기 위한 공조장치인 에어컨 장치(50)가 상호 연동될 수 있다.
즉, 도 1을 참조하면, 상기 히트펌프 시스템은 상기 냉각장치(10), 상기 배터리 냉각장치(20), 상기 칠러(30), 및 상기 난방장치(40)를 포함한다.
먼저, 상기 냉각장치(10)는 냉각수 라인(11)으로 연결되는 라디에이터(12), 제1 워터펌프(14), 및 제1 밸브(V1)를 포함한다. 이러한 냉각장치(10)는 상기 전장품(15)을 냉각하도록 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)에 냉각수를 순환시키게 된다.
상기 라디에이터(12)는 차량의 전방에 배치되며, 후방에는 쿨링팬(13)이 구비되어 상기 쿨링팬(13)의 작동과 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각하게 된다.
여기서, 상기 전장품(15)은 모터, 전력제어장치, 또는 인버터, 또는 충전기(On Board Charger, OBC)를 포함할 수 있다.
상기 전력제어장치 또는 상기 인버터는 주행 중에 발열되고, 상기 충전기는 상기 배터리 모듈(26)을 충전할 경우 발열될 수 있다.
또한, 상기 라디에이터(12)와 상기 제1 워터펌프(14) 사이에서 상기 냉각수 라인(11)에는 리저버 탱크(16)가 구비된다. 상기 리저버 탱크(16)에는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수가 저장될 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 냉각장치(10)는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 상기 냉각수 라인(11)을 따라 순환시킴으로써, 상기 전장품(15)이 과열되지 않도록 냉각시키게 된다.
본 실시예에서, 상기 배터리 냉각장치(20)는 배터리 냉각수 라인(21)으로 연결되는 배터리 라디에이터(22), 제2 워터펌프(24), 및 제2 밸브(V2)를 포함하고, 배터리 냉각수 라인(21)에 냉각수를 순환시키게 된다.
이러한 배터리 냉각장치(20)는 상기 배터리 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수를 상기 배터리 모듈(26)에 선택적으로 공급할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 모듈(26)은 상기 배터리 냉각수 라인(21)에 구비된다.
이러한 배터리 모듈(26)은 상기 전장품(15)과 상기 모터(16)에 전원을 공급하고, 상기 배터리 냉각수 라인(31)을 따라 유동되는 냉각수로 냉각되는 수랭식으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 배터리 라디에이터(22)는 상기 라디에이터(12)의 전방에 배치되며, 상기 쿨링팬(13)의 작동과 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각하게 된다.
이와 같이 구성되는 상기 배터리 냉각장치(20)는 상기 제2 워터펌프(24)의 작동을 통해 상기 배터리 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수를 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 따라 순환시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 칠러(30)는 상기 제1 밸브(V1)와 상기 제2 밸브(V2)를 통해 연결되는 제1 연결라인(17)과, 제2 연결라인(18)을 상호 연결하는 분기라인(31)에 구비된다.
이러한 칠러(30)는 상기 냉각장치(10), 또는 상기 배터리 냉각장치(20)로부터 공급되는 냉각수가 통과되고, 에어컨 장치(50)의 냉매라인(51)과 냉매 연결라인(61)을 통해 연결된다.
이에 따라, 상기 칠러(30)는 상기 냉각장치(10), 또는 상기 배터리 냉각장치(20)에서 선택적으로 유입되는 냉각수를 상기 에어컨 장치(50)로부터 공급된 냉매와 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절할 수 있다. 여기서, 상기 칠러(30)는 내부에 냉각수가 유입되는 수랭식 열교환기일 수 있다.
여기서, 상기 제1 연결라인(17)의 일단은 상기 제1 밸브(V1)를 통해 상기 냉각수 라인(11)에 연결된다. 상기 제1 연결라인(17)의 타단은 상기 제2 밸브(V2)를 통해 상기 배터리 냉각수 라인(21)에 연결될 수 있다.
상기 제2 연결라인(18)은 상기 라디에이터(12)와, 상기 배터리 라디에이터(22)를 사이에 두고, 상기 제1 연결라인(17)과 이격된 위치에서 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 연결할 수 있다.
이러한 제2 연결라인(18)은 상기 제1, 및 제2 밸브(V1, V2)와 상기 제1, 및 제2 워터펌프(14, 24)의 작동에 따라 선택적으로 개폐될 수 있다.
한편, 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)은 상기 제1, 및 제2 밸브(V1, V2)의 작동에 따라, 상기 냉각수 라인(11), 또는 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 상기 분기라인(18)을 통해 각각 선택적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 분기라인(18)이 폐쇄될 경우, 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)은 상기 냉각장치(10)와 상기 배터리 냉각장치(20)가 상호 연통되도록 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 연결할 수 있다.
즉, 상기 제1, 및 제2 밸브(V1, V2)는 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 선택적으로 연결하거나, 상기 냉각장치(10)와 상기 배터리 냉각장치(20)를 분리시켜 냉각수의 유동 흐름을 제어한다.
이에 따라, 상기 제1 밸브(V1)는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 전장품(15)을 냉각할 경우에 상기 제1 연결라인(17)을 폐쇄할 수 있다. 이 때, 상기 제2 연결라인(18)과 상기 분기라인(31)은 폐쇄될 수 있다.
그러면 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 제1 밸브(V1)의 작동을 통해 연결된 상기 냉각수 라인(11)을 따라 유동되면서, 상기 전장품(15)을 냉각할 수 있다.
한편, 상기 제2 밸브(V2)는 상기 배터리 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 배터리 모듈(26)을 냉각할 경우, 상기 제1 연결라인(17)을 폐쇄할 수 있다. 이 때, 상기 제2 연결라인(18)과 상기 분기라인(31)은 폐쇄될 수 있다.
그러면 상기 배터리 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수는 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 연결된 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 따라 유동되면서, 상기 배터리 모듈(26)을 냉각할 수 있다.
또한, 상기 제2 밸브(V2)는 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈(26)을 냉각할 경우에 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)과 상기 분기라인(31)을 개방하고, 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)의 연결을 폐쇄할 수 있다.
이에 따라, 상기 칠러(30)에서 냉매와 열교환이 완료된 저온의 냉각수는 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)과 상기 분기라인(31)을 통해 연결된 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 따라 상기 배터리 모듈(26)로 유입됨으로써, 효율적으로 상기 배터리 모듈(26)을 냉각시킬 수 있다.
그리고 상기 난방장치(40)는 냉각수를 이용해 차량실내를 난방하도록 상기 냉각수 라인(11)과 제3 밸브(V3)를 통해 연결되는 난방라인(41)과, 상기 난방라인(41)에 구비되는 제3 워터펌프(42), 및 히터(52a)를 포함할 수 있다.
상기 히터(52a)는 상기 에어컨 장치(50)에 포함된 HVAC 모듈(52)의 내부에 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제3 워터펌프(42)와 상기 히터(52a)의 사이에서 상기 난방라인(41)에는 상기 난방라인(41)을 순환하는 냉각수를 선택적으로 가열하기 위한 냉각수 가열기(43)가 구비될 수 있다.
상기 냉각수 가열기(43)는 차량의 난방모드에서 상기 히터(52a)로 공급되는 냉각수의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 ON 작동되어 상기 난방라인(41)에서 순환되는 냉각수를 가열함으로써, 온도가 상승된 냉각수를 상기 히터(52a)로 유입시킬 수 있다.
이러한 냉각수 가열기(43)는 전원 공급에 따라 작동하는 전기식 히터일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 냉각수 가열기(43)가 상기 난방라인(41)에 구비된 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 냉각수 가열기(43)를 대신하여 차량의 실내로 유입되는 외기의 온도를 상승시키기 위한 공기 가열기(45)를 적용할 수 있다.
상기 공기 가열기(45)는 상기 히터(52a)를 통과한 외기를 선택적으로 가열하도록 상기 HVAC 모듈(52)의 내부에서 차량의 실내를 향하여 상기 히터(52a)의 후방에 배치될 수 있다.
즉, 상기 난방장치(40)는 상기 냉각수 가열기(43)와 상기 공기 가열기(45) 중, 어느 하나가 적용될 수 있다.
이와 같이 구성되는 난방장치(40)는 차량의 난방모드에서 상기 냉각장치(10)로부터 상기 난방라인(41)으로 유입된 고온의 냉각수, 또는 상기 난방라인(41)을 순환하면서 온도가 상승된 냉각수를 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 히터(52a)로 공급함으로써, 차량 실내를 난방할 수 있다.
여기서, 상기 제1, 제2, 및 제3 워터펌프(14, 26, 42)는 전동식 워터펌프 일 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 상기 에어컨 장치(50)는 상기 냉매라인(51)을 통해 연결되는 HVAC 모듈(Heating, Ventilation, and Air Conditioning : 52), 컨덴서(53), 열교환기(54), 제1 팽창밸브(55), 증발기(56), 어큐뮬레이터(57), 및 압축기(59)를 포함한다.
먼저, 상기 HVAC 모듈(52)은 상기 냉매라인(51)을 통해 연결되는 상기 증발기(56)와, 차량의 냉방, 난방, 및 난방/제습 모드에 따라, 상기 증발기(56)를 통과한 외기가 상기 히터(52a)에 선택적으로 유입되도록 조절하는 개폐도어(52b)가 내부에 구비된다.
즉, 상기 개폐도어(52b)는 차량의 난방모드에서 상기 증발기(56)를 통과한 외기가 상기 히터(52a)로 유입되도록 개방된다. 반대로, 차량의 냉방모드에서 상기 개폐도어(52b)는 상기 증발기(56)를 통과하면서 냉각된 외기가 차량 내부로 바로 유입되도록 상기 히터(52a) 측을 폐쇄하게 된다.
상기 컨덴서(53)는 상기 냉매라인(51)과 연결되어 냉매가 통과되고, 상기 난방장치(40)를 순환하는 냉각수가 통과되도록 상기 난방라인(41)과 연결된다.
이러한 컨덴서(53)는 상기 난방라인(41)을 통해 공급된 냉각수와 열교환을 통해 냉매를 응축시킬 수 있다. 즉, 상기 컨덴서(53)는 내부에 냉각수가 유입되는 수랭식 열교환기일 수 있다.
이와 같이 구성되는, 상기 컨덴서(53)는 상기 압축기(59)로부터 공급된 냉매를 상기 난방장치(40)에서 공급되는 냉각수와 열교환시켜 냉매를 응축시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 열교환기(54)는 상기 컨덴서(53)와 상기 증발기(56)의 사이에서 상기 냉매라인(51)에 구비될 수 있다.
상기 제1 팽창밸브(55)는 상기 열교환기(54)와 상기 증발기(56)의 사이에서 상기 냉매라인(51)에 구비된다. 상기 제1 팽창밸브(55)는 상기 열교환기(54)를 통과한 냉매를 공급받아 팽창시키게 된다.
상기 어큐뮬레이터(57)는 상기 증발기(56)와 상기 압축기(59) 사이에서 상기 냉매라인(51)에 구비되고, 상기 냉매 연결라인(61)과 연결된다.
이러한 어큐뮬레이터(57)는 상기 압축기(59)에 기체 상태의 냉매만 공급함으로써, 상기 압축기(59)의 효율 및 내구성을 향상시킨다.
본 실시예에서, 상기 냉매 연결라인(61)의 일단은 상기 열교환기(54)와 상기 제1 팽창밸브(55) 사이에서 상기 냉매라인(51)에 연결된다. 그리고 상기 냉매 연결라인(61)의 타단은 상기 어큐뮬레이터(57)에 연결될 수 있다.
여기서, 상기 어큐뮬레이터(55)는 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 공급된 냉매 중, 기체냉매를 상기 압축기(59)에 공급할 수 있다.
한편, 상기 냉매 연결라인(61)에는 제2 팽창밸브(63)가 구비되고, 상기 컨덴서(53)와 상기 열교환기(54) 사이에서 상기 냉매라인(51)에는 제3 팽창밸브(65)가 구비될 수 있다.
상기 제2 팽창밸브(63)는 냉매로 상기 배터리 모듈(26)을 냉각할 경우, 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러(30)로 유입시킬 수 있다.
여기서, 상기 제2 팽창밸브(63)는 차량의 냉방모드에서 냉매를 이용해 상기 배터리 모듈(26)을 냉각할 경우, 차량의 난방모드, 및 난방/제습 모드에서 상기 전장품(15), 또는 상기 배터리 모듈(26)의 폐열을 회수할 경우에 작동된다.
이러한 제2 팽창밸브(63)는 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러(30)로 유입시킬 수 있다.
즉, 상기 제2 팽창밸브(63)는 상기 열교환기(54)로부터 배출된 냉매를 팽창시켜 그 온도를 저하시킨 상태로 상기 칠러(30)에 유입시킴으로써, 상기 칠러(30)의 내부를 통과하는 냉각수의 수온을 더욱 저하시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리 모듈(26)에는 상기 칠러(30)를 통과하면서 수온이 낮아진 냉각수가 유입되어 보다 효율적으로 냉각될 수 있다.
상기 제3 팽창밸브(65)는 차량의 난방모드와, 난방/제습 모드에서 상기 열교환기(54)로 유입되는 냉매를 선택적으로 팽창시킬 수 있다.
여기서, 상기 열교환기(54)는 상기 제3 팽창밸브(65)의 선택적인 작동에 따라, 상기 컨덴서(53)에서 응축된 냉매를 외기와 열교환을 통해 추가로 응축 또는 증발시킬 수 있다.
즉, 상기 열교환기(54)는 상기 배터리 라디에이터(22)의 전방에 배치되어 내부로 유입된 냉매를 외기와 상호 열교환 시키게 된다.
이와 같이, 상기 열교환기(54)는 상기 컨덴서(53)에서 응축된 냉매를 더 응축시킴으로써, 냉매의 서브쿨을 증대시킬 수 있고, 이로 인해, 압축기 소요동력 대비 냉방 능력의 계수인 COP(Coefficient Of Performance)가 향상될 수 있다.
상기 압축기(59)는 상기 증발기(56)와 상기 컨덴서(53) 사이에서 상기 냉매라인(51)을 통해 연결된다. 이러한 압축기(59)는 기체 상태의 냉매를 압축시키고 압축된 냉매를 상기 컨덴서(53)에 공급할 수 있다.
즉, 상기 제1, 제2, 및 제3 팽창밸브(55, 61, 65)는 상기 냉매라인(51), 또는 상기 냉매 연결라인(61)을 통과하는 냉매의 유동흐름을 제어하면서, 냉매를 선택적으로 팽창시키는 전자식 팽창밸브일 수 있다.
또한, 상기 제1, 및 제2 밸브(V1, V2)는 유량의 분배가 가능한 3-Way 밸브이고, 상기 제3 밸브(V3)는 4-Way 밸브일 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 작동 및 작용을 도 2 내지 도 8을 통하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 냉각수를 이용한 상기 전장품(15), 및 상기 배터리 모듈(26) 냉각시의 작동을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 냉각수를 이용한 전장품 및 배터리 모듈 냉각시의 작동 상태도이다.
도 2를 참조하면, 상기 냉각장치(10)에서는 상기 전장품(15)의 냉각을 위하여 상기 제1 워터펌프(14)가 작동된다. 이에 따라, 상기 전장품(15)에는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수가 순환된다.
상기 배터리 냉각장치(20)에서는 상기 배터리 모듈(26)의 냉각을 위하여 상기 제2 워터펌프(24)가 작동된다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(26)에는 상기 배터리 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수가 순환된다.
여기서, 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)과, 상기 분기라인(31)은 상기 제1, 및 제2 밸브(V1, V2)의 작동을 통해 폐쇄된다.
이에 따라, 상기 냉각장치(10)와 상기 배터리 냉각장치(20)는 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 통해 각각 독립적인 밀폐회로를 형성할 수 있다.
즉, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 냉각수 라인(11)을 통해 상기 전장품(15)으로 유입되고, 상기 전장품(15)을 냉각한 후에 상기 라디에이터(12)로 유입될 수 있다.
그리고 상기 배터리 라디에이터(22)에서 냉각된 냉각수는 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 통해 상기 배터리 모듈(26)로 유입되고, 상기 배터리 모듈(26)을 냉각한 후에 상기 배터리 라디에이터(22)로 유입될 수 있다.
즉, 상기 라디에이터(12)와, 상기 배터리 라디에이터(22)에서 각각 냉각된 저온의 냉각수는 상기 전장품(15)과 상기 배터리 모듈(26)만을 각각 냉각시키므로 상기 전장품(15), 및 상기 배터리 모듈(26)을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
상기 에어컨 장치(50)는 차량의 냉방모드가 작동되지 않기 때문에 작동되지 않는다.
한편, 본 실시예에서는, 냉각수로 상기 전장품(15)과 상기 배터리 모듈(26)을 모두 냉각시키는 것을 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 전장품(15)과 상기 배터리 모듈(26) 중, 어느 하나를 별도로 냉각할 경우에는 상기 냉각장치(10)와 상기 배터리 냉각장치(20)를 선택적으로 작동시킬 수 있다.
차량의 냉방모드에 따른 상기 배터리 모듈(26)의 냉각 시, 작동을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 냉방모드에 따른 배터리 모듈의 냉각에 대한 작동 상태도이다.
도 3을 참조하면, 상기 냉각장치(10)에서는 상기 전장품(15)의 냉각을 위하여 상기 제1 워터펌프(14)가 작동된다. 이에 따라, 상기 전장품(15)에는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수가 순환된다.
여기서, 상기 냉각수 라인(11)과 상기 제1 연결라인(17)은 상기 제1 밸브(V1)의 작동을 통해 연결되지 않는다.
상기 난방장치(40)에서는 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 난방라인(41)이 연결되어 상기 냉각장치(11)로부터 공급된 냉각수가 순환된다.
이에 따라, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 제1, 및 제3 워터펌프(14, 42)의 작동을 통해 상기 컨덴서(53)로 공급될 수 있다.
상기 배터리 냉각장치(20)에서는 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 상기 제1 연결라인(17), 상기 제2 연결라인(18), 및 상기 분기라인(31)이 연결된다. 이러한 상태에서, 상기 칠러(30)를 통과한 냉각수는 상기 제2 워터펌프(24)의 작동을 통해 상기 배터리 라디에이터(22)의 통과 없이 상기 배터리 모듈(26)에 공급될 수 있다.
즉, 상기 배터리 냉각장치(20)에서는 개방된 상기 분기라인(31)과 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)이 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 연결되어 독립적으로 냉각수가 순환되는 밀폐회로를 형성할 수 있다.
상기 에어컨 장치(50)에서는 차량 실내를 냉방하기 위해 각 구성요소가 작동한다. 이에 따라, 냉매는 상기 냉매라인(51)을 따라 순환된다.
여기서, 상기 냉매 연결라인(61)은 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 개방된다. 이러한 상태에서, 냉매는 상기 냉매라인(51)과 상기 냉매 연결라인(61)을 따라 순환된다.
또한, 상기 제1, 및 제2 팽창밸브(55, 63)는 팽창된 냉매가 상기 증발기(56)와 상기 칠러(30)에 각각 공급되도록 냉매를 팽창시킨다. 그리고 상기 제3 팽창밸브(65)는 상기 컨덴서(53)로부터 공급된 냉매를 팽창시키지 않고, 상기 열교환기(54)로 유입시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 난방장치(40)는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 냉각장치(10)에서 공급된 냉각수를 상기 컨덴서(53)에 공급한다.
상기 컨덴서(53)는 상기 난방라인(41)을 따라 유동하는 냉각수를 이용하여 상기 냉매를 응축시킨다. 그리고 상기 열교환기(54)는 상기 제3 팽창밸브(65)의 작동을 통해 상기 컨덴서(53)로부터 유입된 냉매를 외기와의 열교환을 통해 추가로 응축시킬 수 있다.
한편, 상기 칠러(30)를 통과한 냉각수는 상기 제2 워터펌프(24)의 작동을 통해 상기 배터리 모듈(26)을 냉각시키도록 상기 배터리 냉각수 라인(21), 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18), 및 상기 분기라인(31)을 순환한다.
상기 칠러(30)를 통과하는 냉각수는 상기 칠러(30)에 공급된 냉매와 열교환을 통해 냉각된다. 상기 칠러(30)에서 냉각된 냉각수는 상기 배터리 모듈(26)에 공급된다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(26)은 냉각된 냉각수에 의해 냉각된다.
즉, 상기 제2 팽창밸브(63)는 팽창된 냉매를 상기 칠러(30)에 공급하도록 상기 열교환기(54)를 통과한 냉매 중, 일부의 냉매를 팽창시키고, 상기 냉매 연결라인(61)을 개방한다.
따라서, 상기 열교환기(54)에서 배출된 일부의 냉매는 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 팽창되어 저온저압의 상태가 되고, 상기 냉매 연결라인(61)과 연결되는 상기 칠러(30)로 유입된다.
그런 후, 상기 칠러(30)에 유입된 냉매는 냉각수와 열교환 되고, 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 상기 어큐뮬레이터(57)를 통과한 후, 상기 압축기(59)로 유입된다.
즉, 상기 배터리 모듈(26)을 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수는 저온저압의 냉매와 상기 칠러(30)의 내부에서 열교환을 통해 냉각된다. 냉각된 냉각수는 상기 배터리 냉각수 라인(21), 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18), 및 상기 분기라인(31)을 통해 다시 배터리 모듈(26)로 공급된다.
즉, 냉각수는 전술한 바와 같은 작동을 반복 수행하면서 상기 배터리 모듈(26)을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 열교환기(54)에서 배출된 나머지 냉매는 차량의 실내를 냉방하도록 상기 냉매라인(51)을 통해 유동되고, 상기 제1 팽창밸브(55), 상기 증발기(56), 상기 어큐뮬레이터(57), 상기 압축기(59), 및 상기 메인 열교환기(53)를 순차적으로 통과한다.
여기서, 상기 HVAC 모듈(52)로 유입되는 외기는 상기 증발기(56)로 유입된 저온 상태의 냉매에 의해 상기 증발기(56)를 통과하면서 냉각된다.
이 때, 상기 개폐도어(52b)는 냉각된 외기가 상기 히터(52a)를 통과하지 않도록 상기 히터(52a)로 통과하는 부분을 폐쇄한다. 따라서, 냉각된 외기는 차량의 내부로 직접 유입됨으로써, 차량 실내를 냉방할 수 있다.
한편, 상기 증발기(56)에는 상기 컨덴서(53)와, 상기 열교환기(54)를 순차적으로 통과하면서 응축량이 증가된 냉매가 팽창되어 공급됨으로써, 냉매를 보다 낮은 온도로 증발시킬 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 상기 컨덴서(53)가 냉매를 응축하고, 상기 열교환기(54)가 추가로 냉매를 응축시킴으로써, 냉매의 서브 쿨 형성이 유리해진다.
그리고 서브쿨이 형성된 냉매가 상기 증발기(56)에서 보다 낮은 온도로 증발됨에 따라, 상기 증발기(56)에서 열교환되는 냉각수의 온도를 더욱 낮출 수 있어 냉방성능 및 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 전술한 과정을 반복 수행하면서 냉매는 차량의 냉방모드에서 실내를 냉방하는 동시에, 상기 칠러(30)를 통과하면서 열교환을 통해 냉각수를 냉각시킬 수 있다.
상기 칠러(30)에서 냉각된 저온의 냉각수는 상기 배터리 모듈(26)로 유입된다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(26)은 공급된 저온의 냉각수에 의해 효율적으로 냉각될 수 있다.
본 실시예에서, 차량의 난방모드에서 외기열원과 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 경우에 대한 작동을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 난방모드에 따른 외기열원과 전장품 폐열 회수에 대한 작동 상태도이다.
도 4를 참조하면, 상기 히트펌프 시스템은 상기 전장품(15)의 폐열이 부족한 차량의 초기 시동 공회전(IDLE) 상태에서 상기 전장품(15)의 폐열과 함께 외기로부터 외기열원을 흡수할 수 있다.
먼저, 상기 냉각장치(10)에서는 상기 제1 밸브(V1)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 제1 연결라인(17), 상기 제2 연결라인(18), 및 상기 분기라인(31)이 연결된다. 이러한 상태에서, 상기 전장품(15)을 통과한 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)의 통과 없이 상기 칠러(30)에 공급될 수 있다.
즉, 상기 냉각장치(10)에서는 개방된 상기 분기라인(31)과 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)이 상기 냉각수 라인(11)과 연결된다.
이에 따라, 상기 전장품(15)을 통과한 냉각수는 상기 라디에이터(12)의 통과 없이 상기 냉각수 라인(11), 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18), 및 상기 분기라인(31)을 따라 계속 순환하고, 상기 전장품(15)으로부터 폐열을 흡수하여 온도가 상승된다.
온도가 상승된 냉각수는 상기 칠러(30)에 공급될 수 있다. 즉, 상기 전장품(15)에서 발생된 폐열은 상기 냉각수 라인(11)을 순환하는 냉각수의 온도를 상승시킨다.
한편, 상기 배터리 냉각장치(20)는 작동이 중단된다.
상기 난방장치(40)에서는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 난방라인(41)을 따라 냉각수가 순환된다.
한편, 상기 냉각수 라인과(11) 상기 난방라인(41)은 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 각각 독립된 밀폐회로를 형성할 수 있다.
이에 따라, 상기 난방라인(41)을 순환하는 냉각수는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 히터(52a)를 통과한 후, 상기 컨덴서(53)로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 냉각수 가열기(43)는 상기 난방라인(41)을 따라 순환하는 냉각수의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 상기 난방라인(41)에서 순환되는 냉각수를 가열할 수 있다.
한편, 상기 냉각수 가열기(43)를 대신하여 상기 공기 가열기(45)가 적용될 경우, 상기 공기 가열기(45)는 상기 히터(52a)를 통과한 외기의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 차량의 실내로 유입되는 외기를 가열할 수 있다.
상기 에어컨 장치(50)에서는 차량 실내를 난방하기 위해 각 구성요소가 작동한다. 이에 따라, 냉매는 상기 냉매라인(51)을 따라 순환된다.
여기서, 상기 컨덴서(53)와 상기 증발기(56)를 연결하는 상기 냉매라인(51)은 상기 제1 팽창밸브(55)의 작동을 통해 폐쇄된다.
상기 냉매 연결라인(61)은 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 개방된다.
여기서, 상기 제2 팽창밸브(63)는 상기 열교환기(54)로부터 상기 냉매 연결라인(61)으로 공급되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러(30)에 공급할 수 있다.
또한, 상기 제3 팽창밸브(65)는 상기 컨덴서(53)로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기(54)에 공급할 수 있다.
이에 따라, 상기 열교환기(54)는 팽창된 냉매를 외기와 열교환을 통해 증발시키면서 외기열원을 회수한다.
그리고 상기 전장품(15)의 폐열을 흡수하여 온도가 상승된 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 칠러(30)를 통과하면서, 상기 칠러(30)로 공급된 냉매의 온도를 상승시키면서 회수된다.
즉, 상기 칠러(30)는 상기 열교환기(54)로부터 공급되고, 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 팽창된 냉매를 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 공급받고, 공급된 냉매를 상기 전장품(15)을 통과하면서 온도가 상승된 냉각수와의 열교환을 통해 증발시킴으로써, 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 수 있다.
그런 후, 상기 칠러(30)를 통과한 냉매는 상기 냉매 연결라인(61)을 따라 상기 어큐뮬레이터(57)에 공급된다.
상기 어큐뮬레이터(57)에 공급된 냉매는 기체와 액체로 분리된다. 기체와 액체로 분리된 냉매 중, 기체냉매는 상기 압축기(59)로 공급된다.
상기 압축기(59)로부터 고온 고압의 상태로 압축된 냉매는 상기 컨덴서(53)로 유입된다.
여기서, 상기 컨덴서(53)에 공급된 냉매는 상기 난방라인(41)을 순환하는 냉각수와 열교환되면서 냉각수의 온도를 상승시킬 수 있다. 온도가 상승된 냉각수는 상기 히터(52a)로 공급된다.
한편, 상기 개폐도어(52b)는 상기 HVAC 모듈(52)로 유입되어 상기 증발기(56)를 통과한 외기가 상기 히터(52a)를 통과하도록 개방된다.
이에 따라, 외부로부터 유입된 외기는 냉매가 공급되지 않은 상기 증발기(56)를 통과 시, 냉각되지 않은 실온 상태로 유입된다. 유입된 외기는 상기 히터(52a)를 통과하면서 고온상태로 변환되어 차량 실내로 유입됨으로써, 차량 실내의 난방이 구현될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템은 차량의 초기 시동 공회전(IDLE) 상태에서 난방이 요구될 경우, 상기 열교환기(54)에서 외기열원을 흡수하고, 상기 전장품(15)의 폐열을 이용하여 냉매의 온도를 상승시키는데 이용함으로써, 상기 압축기(59)의 동력 소모를 줄이고, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 차량의 난방모드에서 외기열원과 상기 배터리 모듈(26)의 폐열을 회수할 경우에 대한 작동을 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 난방모드에 따른 외기열원과 배터리 모듈의 폐열 회수에 대한 작동 상태도이다.
도 5를 참조하면, 상기 히트펌프 시스템은 차량의 초기 주행 시에 외기로부터 외기열원과 함께 상기 배터리 모듈(26)의 폐열을 을 흡수할 수 있다.
먼저, 상기 냉각장치(10)는 작동이 중단된다.
상기 배터리 냉각장치(20)에서는 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 제1 연결라인(17), 상기 제2 연결라인(18), 및 상기 분기라인(31)이 연결된다.
이러한 상태에서, 상기 배터리 모듈(26)을 통과한 냉각수는 상기 제2 워터펌프(24)의 작동을 통해 상기 배터리 라디에이터(22)의 통과 없이 상기 칠러(30)에 공급될 수 있다.
즉, 상기 배터리 냉각장치(20)에서는 상기 분기라인(31)과 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)이 상기 배터리 냉각수 라인(21)과 연결된다.
이에 따라, 상기 배터리 모듈(26)을 통과한 냉각수는 상기 배터리 라디에이터(22)의 통과 없이 상기 배터리 냉각수 라인(21), 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18), 및 상기 분기라인(31)을 따라 계속 순환하고, 상기 배터리 모듈(26)로부터 폐열을 흡수하여 온도가 상승된다.
온도가 상승된 냉각수는 상기 칠러(30)에 공급될 수 있다. 즉, 상기 배터리 모듈(26)에서 발생된 폐열은 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 순환하는 냉각수의 온도를 상승시킨다.
상기 난방장치(40)에서는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 난방라인(41)을 따라 냉각수가 순환된다.
여기서, 상기 난방장치(40)에서는 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 난방라인(41)의 연결이 폐쇄될 수 있다.
이에 따라, 상기 난방라인(41)을 순환하는 냉각수는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 히터(52a)를 통과한 후, 상기 컨덴서(53)로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 냉각수 가열기(43)는 상기 난방라인(41)을 따라 순환하는 냉각수의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 상기 난방라인(41)에서 순환되는 냉각수를 가열할 수 있다.
한편, 상기 냉각수 가열기(43)를 대신하여 상기 공기 가열기(45)가 적용될 경우, 상기 공기 가열기(45)는 상기 히터(52a)를 통과한 외기의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 차량의 실내로 유입되는 외기를 가열할 수 있다.
상기 에어컨 장치(50)에서는 차량 실내를 난방하기 위해 각 구성요소가 작동한다. 이에 따라, 냉매는 상기 냉매라인(51)을 따라 순환된다.
여기서, 상기 컨덴서(53)와 상기 증발기(56)를 연결하는 상기 냉매라인(51)은 상기 제1 팽창밸브(55)의 작동을 통해 폐쇄된다.
상기 냉매 연결라인(61)은 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 개방된다.
여기서, 상기 제2 팽창밸브(63)는 상기 열교환기(54)로부터 상기 냉매 연결라인(61)으로 공급되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러(30)에 공급할 수 있다.
또한, 상기 제3 팽창밸브(65)는 상기 컨덴서(53)로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기(54)에 공급할 수 있다.
이에 따라, 상기 열교환기(54)는 팽창된 냉매를 외기와 열교환을 통해 증발시키면서 외기열원을 회수한다.
그리고 상기 배터리 모듈(26)의 폐열을 흡수하여 온도가 상승된 냉각수는 상기 제2 워터펌프(24)의 작동을 통해 상기 칠러(30)를 통과하면서, 상기 칠러(30)로 공급된 냉매의 온도를 상승시키면서 회수된다.
즉, 상기 칠러(30)는 상기 열교환기(54)로부터 공급되고, 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 팽창된 냉매를 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 공급받고, 공급된 냉매를 상기 배터리 모듈(26)을 통과하면서 온도가 상승된 냉각수와의 열교환을 통해 증발시킴으로써, 상기 배터리 모듈(26)의 폐열을 회수할 수 있다.
그런 후, 상기 칠러(30)를 통과한 냉매는 상기 냉매 연결라인(61)을 따라 상기 어큐뮬레이터(57)에 공급된다.
상기 어큐뮬레이터(57)에 공급된 냉매는 기체와 액체로 분리된다. 기체와 액체로 분리된 냉매 중, 기체냉매는 상기 압축기(59)로 공급된다.
상기 압축기(59)로부터 고온 고압의 상태로 압축된 냉매는 상기 컨덴서(53)로 유입된다.
여기서, 상기 컨덴서(53)에 공급된 냉매는 상기 난방라인(41)을 순환하는 냉각수와 열교환되면서 냉각수의 온도를 상승시킬 수 있다. 온도가 상승된 냉각수는 상기 히터(52a)로 공급된다.
한편, 상기 개폐도어(52b)는 상기 HVAC 모듈(52)로 유입되어 상기 증발기(56)를 통과한 외기가 상기 히터(52a)를 통과하도록 개방된다.
이에 따라, 외부로부터 유입된 외기는 냉매가 공급되지 않은 상기 증발기(56)를 통과 시, 냉각되지 않은 실온 상태로 유입된다. 유입된 외기는 상기 히터(52a)를 통과하면서 고온상태로 변환되어 차량 실내로 유입됨으로써, 차량 실내의 난방이 구현될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템은 상기 전장품(15)의 폐열이 충분하지 않은 차량의 초기 주행 시에 난방이 요구될 경우, 상기 배터리 모듈(26)의 폐열과 함께 외기열원을 흡수하여 냉매의 온도를 상승시키는데 이용함으로써, 상기 압축기(59)의 동력 소모를 줄이고, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 전장품(15)의 폐열을 이용하여 차량의 난방모드를 수행할 경우에 대한 작동을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 전장품의 폐열을 이용한 차량의 난방모드의 작동 상태도이다.
도 6을 참조하면, 상기 히트펌프 시스템은 상기 전장품(15)과, 상기 모터(16)의 폐열이 충분할 경우, 상기 전장품(15)과, 상기 모터(16)의 폐열을 회수하여 실내 난방에 이용할 수 있다.
먼저, 상기 냉각장치(10)에서는 상기 제1 밸브(V1)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 제1 연결라인(17), 상기 제2 연결라인(18), 및 상기 분기라인(31)이 연결된다.
이러한 상태에서, 상기 전장품(15)을 통과한 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)의 통과 없이 상기 냉각수 라인(11)과 상기 제1 연결라인(17), 상기 제2 연결라인(18), 및 상기 분기라인(31)을 따라 계속 순환할 수 있다.
이러한 작동을 통해 냉각수는 상기 전장품(15)으로부터 폐열을 흡수하여 온도가 상승될 수 있다.
상기 난방장치(40)에서는 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 난방라인(41)이 연결된다.
그러면, 상기 냉각장치(10)에서 상기 전장품(15)의 폐열에 의해 온도가 상승된 냉각수는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 난방라인(41)을 순환하면서 상기 히터(52a)에 공급된다.
한편, 상기 배터리 냉각장치(20)에서는 상기 제2 워터펌프(26)의 작동이 정지됨에 따라, 냉각수의 순환이 중단된다. 이와 동시에, 상기 에어컨 장치(50)는 상기 압축기(59)의 작동이 정지됨에 따라, 냉매의 순환이 중단된다.
여기서, 상기 냉각수 가열기(43)는 상기 난방라인(41)을 따라 순환하는 냉각수의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 상기 난방라인(41)에서 순환되는 냉각수를 가열할 수 있다.
또한, 상기 냉각수 가열기(43)를 대신하여 상기 공기 가열기(45)가 적용될 경우, 상기 공기 가열기(45)는 상기 히터(52a)를 통과한 외기의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 차량의 실내로 유입되는 외기를 가열할 수 있다.
이에 따라, 외부로부터 유입된 외기는 냉매가 공급되지 않은 상기 증발기(56)를 통과 시, 냉각되지 않은 실온 상태로 유입된다. 유입된 외기는 상기 히터(52a)를 통과하면서 고온상태로 변환되어 차량 실내로 유입됨으로써, 차량 실내의 난방이 구현될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템은 상기 전장품(15)의 폐열이 충분한 상태에서, 난방이 요구될 경우, 상기 전장품(15)의 폐열을 이용하여 냉각수의 온도를 상승시키고, 온도가 상승된 냉각수로 차량 실내를 난방할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 전장품(15)을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터(12)를 통과하지 않는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
즉, 상기 전장품(15)이 과도하게 과열될 경우, 상기 전장품(15)을 통과하는 냉각수 중, 일부의 냉각수가 상기 제1 밸브(V1)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)를 통과하도록 함으로써, 상기 전장품(15)이 과도하게 과열되는 것을 방지할 수도 있다.
본 실시예에서, 차량의 난방/제습 모드에 따른 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 경우에 대한 작동을 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 난방/제습 모드에 대한 작동 상태도이다.
도 7을 참조하면, 상기 히트펌프 시스템은 차량의 난방/제습 모드에서 상기 전장품(15)의 폐열을 회수하여 실내 난방에 이용할 수 있다.
여기서, 차량 실내의 온도가 저온일 경우, 상기 히트펌프 시스템은 상기 전장품(15)의 폐열과 함께 외기열원을 회수할 수 있다, 반면, 차량 실내의 온도가 고온일 경우에는 상기 전장품(15)의 폐열만을 회수하여 차량의 실내 난방에 이용할 수 있다.
먼저, 상기 냉각장치(10)에서는 상기 제1 밸브(V1)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 제1 연결라인(17), 상기 제2 연결라인(18), 및 상기 분기라인(31)이 연결된다. 이러한 상태에서, 상기 전장품(15)을 통과한 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)의 통과 없이 상기 칠러(30)에 공급될 수 있다.
즉, 상기 냉각장치(10)에서는 개방된 상기 분기라인(31)과 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)이 상기 냉각수 라인(11)과 연결된다.
이에 따라, 상기 전장품(15)을 통과한 냉각수는 상기 라디에이터(12)의 통과 없이 상기 냉각수 라인(11), 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18), 및 상기 분기라인(31)을 따라 계속 순환하고, 상기 전장품(15)으로부터 폐열을 흡수하여 온도가 상승된다.
온도가 상승된 냉각수는 상기 칠러(30)에 공급될 수 있다. 즉, 상기 전장품(15)에서 발생된 폐열은 상기 냉각수 라인(11)을 순환하는 냉각수의 온도를 상승시킨다.
한편, 상기 배터리 냉각장치(20)는 작동이 중단된다.
상기 난방장치(40)에서는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 난방라인(41)을 따라 냉각수가 순환된다.
한편, 상기 냉각수 라인과(11) 상기 난방라인(41)은 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 각각 독립된 밀폐회로를 형성할 수 있다.
이에 따라, 상기 난방라인(41)을 순환하는 냉각수는 상기 제3 워터펌프(42)의 작동을 통해 상기 히터(52a)를 통과한 후, 상기 컨덴서(53)로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 냉각수 가열기(43)는 상기 난방라인(41)을 따라 순환하는 냉각수의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 상기 난방라인(41)에서 순환되는 냉각수를 가열할 수 있다.
한편, 상기 냉각수 가열기(43)를 대신하여 상기 공기 가열기(45)가 적용될 경우, 상기 공기 가열기(45)는 상기 히터(52a)를 통과한 외기의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에 작동되어 차량의 실내로 유입되는 외기를 가열할 수 있다.
상기 에어컨 장치(50)에서는 차량 실내를 난방하기 위해 각 구성요소가 작동한다. 이에 따라, 냉매는 상기 냉매라인(51)을 따라 순환된다.
여기서, 상기 컨덴서(53)와 상기 증발기(56)를 연결하는 상기 냉매라인(51)은 상기 제1 팽창밸브(55)의 작동을 통해 개방된다.
상기 냉매 연결라인(61)은 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 개방된다.
여기서, 상기 제1, 및 제2 팽창밸브(55, 63)는 팽창된 냉매가 상기 증발기(56)와 상기 칠러(30)에 각각 공급되도록 상기 열교환기(54)로부터 상기 냉매 연결라인(61)과 상기 냉매라인(51)으로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있다.
또한, 상기 제3 팽창밸브(65)는 차량의 실내의 온도가 낮을 경우, 상기 컨덴서(53)로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기(54)로 유입시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 열교환기(54)는 팽창된 냉매를 외기와 열교환을 통해 증발시키면서 외기열원을 회수한다.
이와는 반대로, 상기 제3 팽창밸브(65)는 차량 실내의 온도가 높을 경우, 상기 컨덴서(53)로부터 공급된 냉매를 팽창시키지 않은 상태로, 상기 열교환기(54)로 유입시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 열교환기(54)는 냉매를 외기와의 열교환을 통해 응축시킬 수 있다.
그리고 상기 전장품(15)의 폐열을 흡수하여 온도가 상승된 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 칠러(30)를 통과하면서, 상기 칠러(30)로 공급된 냉매의 온도를 상승시키면서 회수된다.
즉, 상기 칠러(30)는 상기 열교환기(54)로부터 공급되고, 상기 제2 팽창밸브(63)의 작동을 통해 팽창된 냉매를 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 공급받고, 공급된 냉매를 상기 전장품(15)을 통과하면서 온도가 상승된 냉각수와의 열교환을 통해 증발시킴으로써, 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 수 있다.
그런 후, 상기 칠러(30)를 통과한 냉매는 상기 냉매 연결라인(61)을 따라 상기 어큐뮬레이터(57)에 공급된다.
상기 어큐뮬레이터(57)에 공급된 냉매는 기체와 액체로 분리된다. 기체와 액체로 분리된 냉매 중, 기체냉매는 상기 압축기(59)로 공급된다.
상기 압축기(59)로부터 고온 고압의 상태로 압축된 냉매는 상기 컨덴서(53)로 유입된다.
여기서, 상기 컨덴서(53)에 공급된 냉매는 상기 난방라인(41)을 순환하는 냉각수와 열교환되면서 냉각수의 온도를 상승시킬 수 있다. 온도가 상승된 냉각수는 상기 히터(52a)로 공급된다.
한편, 상기 제1 팽창밸브(55)의 작동을 통해 상기 증발기(56)로 공급된 팽창된 냉매는 상기 증발기(56)를 통과하는 외기와 열교환된 후, 상기 냉매라인(51)을 통해 따라 상기 어큐뮬레이터(57)를 거쳐 상기 압축기(59)로 공급된다.
즉, 상기 증발기(56)를 통과한 냉매는 상기 냉매 연결라인(61)을 통해 상기 어큐뮬레이터(57)로 유입된 냉매와 함께 상기 압축기(59)에 공급될 수 있다.
그리고 상기 압축기(59)로부터 고온 고압의 상태로 압축된 냉매는 상기 컨덴서(53)로 유입된다.
여기서, 상기 개폐도어(52b)는 상기 HVAC 모듈(52)로 유입되어 상기 증발기(56)를 통과한 외기가 상기 히터(52a)를 통과하도록 개방된다.
즉, 상기 HVAC 모듈(52)로 유입되는 외기는 상기 증발기(56)로 유입된 저온 상태의 냉매에 의해 상기 증발기(56)를 통과하면서 제습된다. 그런 후, 상기 히터(52a)를 통과하면서 고온상태로 변환되어 차량 실내로 유입됨으로써, 차량의 실내를 난방 및 제습 하게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템은 차량의 난방/제습 모드에서 상기 전장품(15)에서 발생되는 폐열과 함께, 차량의 실내 온도에 따라 외기열원을 선택적으로 흡수하여 냉매의 온도를 상승시키는데 이용함으로써, 하여 상기 압축기(59)의 동력 소모를 줄이고, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 배터리 모듈(26)을 승온시킬 경우에 대한 작동을 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에서 배터리 모듈의 승온에 대한 작동 상태도이다.
도 8을 참조하면, 상기 히트펌프 시스템은 상기 전장품(15)의 폐열을 회수하여 상기 배터리 모듈(26)을 승온시킬 수 있다.
먼저, 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)은 상기 제1 밸브(V1)와 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)과 연결된다. 여기서, 상기 분기라인(31)은 폐쇄된다.
이에 따라, 상기 냉각장치(10)와 상기 배터리 냉각장치(20)는 상기 냉각수 라인(11)과 상기 배터리 냉각수 라인(21)이 상기 제1, 및 제2 연결라인(17, 18)을 통해 연결되는 하나의 독립된 밀폐회로를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 제2 워터펌프(24)는 작동이 중단되고, 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 전장품(15)을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터(12)와 상기 배터리 라디에이터(22)의 통과 없이 상기 배터리 모듈(26)에 공급될 수 있다.
상기 난방장치(40)에서는 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 상기 냉각수 라인(11)과 상기 난방라인(41)이 연결된다. 이에 따라, 상기 냉각장치(11)에서 상기 전장품(15)의 폐열에 의해 온도가 상승된 냉각수는 상기 제3 워터펌프(V3)의 작동을 통해 상기 난방라인(41)을 순환할 수 있다.
그리고 상기 에어컨 장치(50)는 작동이 중단된다.
즉, 상기 전장품(15)을 통과하면서 온도가 상승된 냉각수는 상기 라디에이터(12)와 상기 배터리 라디에이터(22)의 통과 없이 상기 배터리 모듈(26)에 공급됨으로써, 상기 배터리 모듈(26)의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
여기서, 상기 전장품(15)의 폐열이 부족할 경우, 상기 냉각수 히터(43)는 상기 난방라인(41)을 순화하는 냉각수를 가열하여 온도를 상승시킬 수 있다.
상기 난방장치(40)에서 온도가 상승된 냉각수는 상기 난방라인(41), 상기 냉각수 라인(11), 상기 제1 연결라인(17), 및 상기 배터리 냉각수 라인(21)을 순차적으로 통과하여 상기 배터리 모듈(26)에 공급됨으로써, 상기 배터리 모듈(26)의 온도를 보다 신속하게 상승시킬 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템을 적용하면, 냉각수와 냉매가 열교환 되는 하나의 상기 칠러(30)를 이용하여 차량의 모드에 따라 상기 배터리 모듈(26)을 승온 또는 냉각시킴으로써, 상기 난방장치(40)에서 냉각수를 이용해 차량의 난방모드를 구현함으로써, 시스템의 단순화가 가능해 질 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 배터리 모듈(26)을 차량의 모드에 맞게 효율적으로 승온 및 냉각시킴으로써, 상기 배터리 모듈(26)의 최적 성능 발휘가 가능해지고, 효율적인 상기 배터리 모듈(26)의 관리를 통해 차량의 전체적인 주행거리를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 난방모드에서 외기열원과, 상기 전장품(15), 및 상기 배터리 모듈(26)의 폐열을 선택적으로 이용함으로써, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 컨덴서(53)와 상기 열교환기(54)를 이용해 냉매의 응축 또는 증발 성능을 증대시킴으로써, 냉방성능을 향상시키고 상기 압축기(59)의 소모동력을 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명은 전체 시스템의 간소화를 통해 제작원가 절감 및 중량 축소가 가능하고, 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 냉각장치
11 : 냉각수 라인
12 : 라디에이터
14, 24, 42 : 제1, 제2, 및 제3 워터펌프
15 : 전장품
17, 18 : 제1, 및 제2 연결라인
20 : 배터리 냉각장치
21 : 배터리 냉각수 라인
22 : 배터리 라디에이터
26 : 배터리 모듈
30 : 칠러
31 : 분기라인
40 : 난방장치
41 : 난방라인
50 : 에어컨 장치
51 : 냉매라인
52 : HVAC 모듈
53 : 컨덴서
54 : 열교환기
55, 63, 65 : 제1, 제2, 및 제3 팽창밸브
56 : 증발기
57 : 어큐뮬레이터
59 : 압축기
61 : 냉매 연결라인
V1, V2, V3 : 제1, 제2, 및 제3 밸브

Claims (20)

  1. 냉각수 라인으로 연결되는 라디에이터, 제1 워터펌프, 제1 밸브를 포함하며, 상기 냉각수 라인에 구비되는 적어도 하나의 전장품을 냉각하도록 상기 냉각수 라인에 냉각수를 순환시키는 냉각장치;
    배터리 냉각수 라인으로 연결되는 배터리 라디에이터, 제2 워터펌프, 및 제2 밸브를 포함하고, 상기 배터리 냉각수 라인에 구비되는 배터리 모듈에 냉각수를 순환시키는 배터리 냉각장치;
    냉각수를 이용해 차량실내를 난방하도록 상기 냉각수 라인과 제3 밸브를 통해 연결되는 난방라인과, 상기 난방라인에 구비되는 제3 워터펌프, 및 히터를 포함하는 난방장치; 및
    상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 통해 연결되는 제1 연결라인과, 제2 연결라인을 상호 연결하는 분기라인에 구비되어 상기 냉각장치, 또는 상기 배터리 냉각장치로부터 공급되는 냉각수가 통과되고, 에어컨 장치의 냉매라인과 냉매 연결라인을 통해 연결되며, 선택적으로 유입되는 냉각수를 상기 에어컨 장치로부터 공급된 냉매와 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절하는 칠러; 를 포함하되,
    상기 에어컨 장치에 포함된 컨덴서는 상기 난방장치를 순환하는 냉각수가 통과되도록 상기 난방라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어컨 장치는
    상기 냉매라인을 통해 연결되는 증발기와, 차량의 냉방, 난방, 및 제습 모드에 따라, 상기 증발기를 통과한 외기가 상기 히터에 선택적으로 유입되도록 조절하는 개폐도어가 내부에 구비된 HVAC모듈;
    상기 증발기와 상기 컨덴서의 사이에서 상기 냉매라인을 통해 연결되는 압축기;
    상기 컨덴서와 상기 증발기의 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 열교환기;
    상기 열교환기와 상기 증발기의 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 제1 팽창밸브;
    상기 냉매 연결라인에 구비되는 제2 팽창밸브;
    상기 증발기와 상기 압축기 사이에서 상기 냉매라인에 구비되고, 상기 냉매 연결라인과 연결되는 어큐뮬레이터; 및
    상기 컨덴서와 상기 열교환기 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 제3 팽창밸브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열교환기는
    상기 제3 팽창밸브의 선택적인 작동에 따라, 상기 컨덴서에서 응축된 냉매를 외기와 열교환을 통해 추가로 응축 또는 증발시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 팽창밸브는
    냉매로 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우, 상기 냉매 연결라인을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러로 유입시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제3 팽창밸브는
    차량의 난방모드와, 난방/제습 모드에서 상기 열교환기로 유입되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 HVAC 모듈에는
    상기 히터를 통과한 외기를 선택적으로 가열하도록 차량의 실내를 향하여 상기 히터의 후방에 배치되는 공기 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 냉매 연결라인의 일단은 상기 열교환기와 상기 제1 팽창밸브 사이에서 상기 냉매라인에 연결되고,
    상기 냉매 연결라인의 타단은 상기 어큐뮬레이터에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 라디에이터는 차량의 전방에서 상기 라디에이터의 전방에 배치되고,
    상기 열교환기는 상기 배터리 라디에이터의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 연결라인의 일단은 상기 제1 밸브를 통해 상기 냉각수 라인에 연결되고, 상기 제1 연결라인의 타단은 상기 제2 밸브를 통해 상기 배터리 냉각수 라인에 연결되며,
    상기 제2 연결라인은 상기 라디에이터와, 상기 배터리 라디에이터를 사이에 두고, 상기 제1 연결라인과 이격된 위치에서 상기 냉각수 라인과 상기 배터리 냉각수 라인을 연결하며,
    상기 제1, 및 제2 연결라인은 상기 제1, 및 제2 밸브의 작동에 따라, 상기 냉각수 라인, 또는 상기 배터리 냉각수 라인과 상기 분기라인을 통해 각각 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 라디에이터와 상기 배터리 냉각수 라인에서 냉각된 각각의 냉각수를 이용하여 상기 전장품과 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우,
    상기 제1, 및 제2 연결라인과, 상기 분기라인은 상기 제1, 및 제2 밸브의 작동을 통해 폐쇄되고,
    상기 냉각장치와 상기 배터리 냉각장치는 각각 독립적인 밀폐회로를 형성하고, 상기 제1, 및 제2 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품과 상기 배터리 모듈에 각각 냉각수를 순환시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 냉각 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    차량의 냉방모드에서 상기 배터리 모듈을 냉각하는 경우,
    상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인의 연결이 폐쇄되며, 상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품에 순환되고,
    상기 배터리 냉각장치에서는 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제2 워터펌프의 작동을 통해 상기 칠러를 통과한 냉각수가 상기 배터리 라디에이터의 통과 없이 상기 배터리 모듈에 공급되며,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되어 상기 냉각장치로부터 냉각수가 공급되며,
    상기 에어컨 장치에서는 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 상기 냉매 연결라인이 개방된 상태에서, 상기 냉매라인과 상기 냉매 연결라인을 따라 냉매가 순환되고,
    팽창된 냉매가 상기 증발기와 상기 칠러에 각각 공급되도록 상기 제1, 및 제2 팽창밸브는 냉매를 팽창시키며,
    상기 제3 팽창밸브는 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 상기 열교환기로 유입시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 난방장치는 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 냉각장치에서 공급된 냉각수를 상기 컨덴서에 공급하고,
    상기 컨덴서는 냉각수와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키고, 상기 열교환기는 상기 컨덴서로부터 유입된 냉매를 외기와의 열교환을 통해 추가로 응축시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    차량의 난방모드에서 외기열원과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우,
    상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터의 통과 없이 상기 칠러에 공급되고,
    상기 냉각수 라인과 상기 난방라인은 상기 제3 밸브의 작동을 통해 각각 독립된 밀폐회로를 형성하고,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 따라 냉각수가 순환되며,
    상기 에어컨 장치에서는 상기 제1 팽창밸브의 작동을 통해 상기 컨덴서와 상기 증발기를 연결하는 냉매라인이 폐쇄되고,
    상기 냉매 연결라인은 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 개방되며,
    상기 제2 팽창밸브는 상기 냉매 연결라인으로 공급되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러에 공급하고,
    상기 제3 팽창밸브는 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    차량의 난방모드에서 외기열원과 상기 배터리 모듈의 폐열을 회수할 경우,
    상기 배터리 냉각장치에서는 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제2 워터펌프의 작동을 통해 상기 배터리 모듈을 통과한 냉각수가 상기 배터리 라디에이터의 통과 없이 상기 칠러에 공급되고,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인의 연결이 폐쇄되고, 냉각수가 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 순환하며,
    상기 에어컨 장치에서는 상기 제1 팽창밸브의 작동을 통해 상기 컨덴서와 상기 증발기를 연결하는 냉매라인이 폐쇄되고,
    상기 냉매 연결라인은 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 개방되며,
    상기 제2 팽창밸브는 상기 냉매 연결라인으로 공급되는 냉매를 팽창시켜 상기 칠러에 공급하고,
    상기 제3 팽창밸브는 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 전장품의 폐열을 이용하여 차량의 난방모드를 수행할 경우,
    상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터의 통과 없이 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인을 순환하고,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되고, 상기 냉각장치에서 상기 전장품의 폐열에 의해 온도가 상승된 냉각수가 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 순환하며,
    상기 배터리 냉각장치와 상기 에어컨 장치는 작동이 중단되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  16. 제9항에 있어서,
    차량의 난방/제습 모드에서
    상기 냉각장치에서는 상기 제1 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인, 및 상기 분기라인이 연결되고, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터의 통과 없이 상기 칠러에 공급되고,
    상기 냉각수 라인과 상기 난방라인은 상기 제3 밸브의 작동을 통해 각각 독립된 밀폐회로를 형성하고,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 따라 냉각수가 순환되며,
    상기 냉각수 라인과 상기 난방라인은 상기 제3 밸브의 작동을 통해 각각 독립된 밀폐회로를 형성하고,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 따라 냉각수가 순환되며,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되어 상기 냉각장치로부터 냉각수가 공급되며,
    상기 에어컨 장치에서는 상기 제2 팽창밸브의 작동을 통해 상기 냉매 연결라인이 개방된 상태에서, 상기 냉매라인과 상기 냉매 연결라인을 따라 냉매가 순환되고,
    팽창된 냉매가 상기 증발기와 상기 칠러에 각각 공급되도록 상기 제1, 및 제2 팽창밸브는 냉매를 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 팽창밸브는
    차량 실내의 온도가 낮을 경우, 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시켜 상기 열교환기로 유입시키고,
    차량 실내의 온도가 높을 경우, 상기 컨덴서로부터 공급된 냉매를 팽창시키지 않은 상태로, 상기 열교환기로 유입시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 모듈을 승온시킬 경우,
    상기 냉각수 라인과 상기 배터리 냉각수 라인은 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 제1, 및 제2 연결라인과 연결되고, 상기 분기라인은 폐쇄되며,
    상기 제2 워터펌프의 작동이 정지된 상태에서, 상기 제1 워터펌프의 작동을 통해 상기 전장품을 통과한 냉각수가 상기 라디에이터와 상기 배터리 라디에이터의 통과 없이 상기 배터리 모듈에 공급되고,
    상기 난방장치에서는 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 냉각수 라인과 상기 난방라인이 연결되며, 상기 냉각장치에서 상기 전장품의 폐열에 의해 온도가 상승된 냉각수가 상기 제3 워터펌프의 작동을 통해 상기 난방라인을 순환하며,
    상기 에어컨 장치는 작동이 중단되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  19. 제2항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 및 제3 팽창밸브는
    상기 냉매라인, 또는 상기 냉매 연결라인을 통과하는 냉매의 유동흐름을 제어하면서, 냉매를 선택적으로 팽창시키는 전자식 팽창밸브인 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제3 워터펌프와 상기 히터의 사이에서 상기 난방라인에는
    냉각수를 선택적으로 가열하기 위한 냉각수 가열기가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
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DE102019128735.9A DE102019128735A1 (de) 2019-06-24 2019-10-24 Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug
JP2019194663A JP2021000971A (ja) 2019-06-24 2019-10-25 車両用ヒートポンプシステム
US16/668,624 US11325444B2 (en) 2019-06-24 2019-10-30 Heat pump system for vehicle
CN201911058581.3A CN112124032A (zh) 2019-06-24 2019-11-01 车辆的热泵系统

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200123952A (ko) * 2019-04-23 2020-11-02 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210000117A (ko) * 2019-06-24 2021-01-04 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210104354A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210155525A (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20220010217A (ko) * 2020-07-17 2022-01-25 현대자동차주식회사 차량용 열 관리 시스템

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5641016A (en) * 1993-12-27 1997-06-24 Nippondenso Co., Ltd. Air-conditioning apparatus for vehicle use
FR2884058B1 (fr) 2005-04-05 2016-07-15 Valeo Systemes Thermiques Branche Thermique Habitacle Dispositif de maintien a une temperature de consigne d'une batterie d'un vehicule a motorisation electrique par fluide caloporteur
US8215432B2 (en) 2008-05-09 2012-07-10 GM Global Technology Operations LLC Battery thermal system for vehicle
JP5488237B2 (ja) * 2010-06-16 2014-05-14 日産自動車株式会社 車両用空調装置
US9109840B2 (en) 2011-02-17 2015-08-18 Delphi Technologies, Inc. Unitary heat pump air conditioner having a heat exchanger with an integral accumulator
US9239193B2 (en) * 2011-02-17 2016-01-19 Delphi Technologies, Inc. Unitary heat pump air conditioner having a heat exchanger with an integral receiver and sub-cooler
US8899062B2 (en) 2011-02-17 2014-12-02 Delphi Technologies, Inc. Plate-type heat pump air conditioner heat exchanger for a unitary heat pump air conditioner
KR101859512B1 (ko) * 2014-01-21 2018-06-29 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
US9511645B2 (en) * 2014-10-21 2016-12-06 Atieva, Inc. EV multi-mode thermal management system
JP6398764B2 (ja) * 2015-02-06 2018-10-03 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
DE112016003943T5 (de) * 2015-08-28 2018-05-24 Denso Corporation Klimatisierungssystem
US10403946B2 (en) * 2016-06-14 2019-09-03 Ford Global Technologies, Llc Battery chiller control with electronic expansion device
KR101836272B1 (ko) * 2016-06-20 2018-03-08 현대자동차 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
US10293706B2 (en) * 2016-07-01 2019-05-21 Ford Global Technologies, Llc Battery coolant circuit control
KR20180007021A (ko) * 2016-07-11 2018-01-22 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
CN109070687B (zh) * 2016-09-02 2022-03-01 苹果公司 热管理系统和方法
KR101875651B1 (ko) * 2016-09-13 2018-07-06 현대자동차 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
KR101875649B1 (ko) * 2016-10-26 2018-07-06 현대자동차 주식회사 차량용 배터리 냉각 시스템
KR101846908B1 (ko) * 2016-10-31 2018-04-10 현대자동차 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
KR101846911B1 (ko) * 2016-10-31 2018-05-28 현대자동차 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
US10384511B2 (en) * 2017-01-27 2019-08-20 Ford Global Technologies, Llc Method to control battery cooling using the battery coolant pump in electrified vehicles
DE102017205744A1 (de) * 2017-04-04 2018-10-04 Hanon Systems Vorrichtung zur Verteilung des Kühlmittels in einem Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs
KR102245149B1 (ko) * 2017-04-10 2021-04-27 한온시스템 주식회사 차량용 공조장치
US10343487B2 (en) * 2017-04-27 2019-07-09 Ford Global Technologies, Llc Vehicle heating and cooling system and control method
US10486494B2 (en) * 2017-04-27 2019-11-26 Ford Global Technologies, Llc Vehicle heating and cooling system and control method
US20200047591A1 (en) * 2017-04-27 2020-02-13 Ford Global Technologies, Llc Vehicle heating and cooling system and control method
US10252597B2 (en) * 2017-08-01 2019-04-09 Gm Global Technology Llc Joint active thermal management system and control logic for hybrid and electric vehicles
KR20190020617A (ko) * 2017-08-21 2019-03-04 한온시스템 주식회사 차량용 공조장치 및 그 제어방법
US10967702B2 (en) * 2017-09-07 2021-04-06 Tesla, Inc. Optimal source electric vehicle heat pump with extreme temperature heating capability and efficient thermal preconditioning
US11021037B2 (en) * 2017-11-07 2021-06-01 Hanon Systems Thermal management system
KR20190081317A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 한온시스템 주식회사 차량용 열관리 시스템
US10906377B2 (en) * 2018-01-19 2021-02-02 Ford Global Technologies, Llc System and method for heating passenger cabin with inverter waste heat boosted by a heater
US10493819B2 (en) * 2018-01-19 2019-12-03 Ford Global Technologies, Llc System and method for heating passenger cabin with combination of inverter waste heat and refrigerant
JP6925288B2 (ja) * 2018-01-30 2021-08-25 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置
JP7059670B2 (ja) * 2018-02-07 2022-04-26 トヨタ自動車株式会社 充電システム
KR20190124899A (ko) * 2018-04-27 2019-11-06 한온시스템 주식회사 열관리 시스템
KR20190127219A (ko) * 2018-05-04 2019-11-13 한온시스템 주식회사 차량용 열관리 시스템
US20190351732A1 (en) * 2018-05-18 2019-11-21 Nio Usa, Inc. Thermal system topology of cascaded refrigerant and coolant circuits
DE102019109796A1 (de) * 2018-05-31 2019-12-05 Hanon Systems Wärmestrommanagementvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Wärmestrommanagementvorrichtung
KR20190142008A (ko) * 2018-06-15 2019-12-26 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20200011842A (ko) * 2018-07-25 2020-02-04 현대자동차주식회사 차량의 냉난방시스템
JP2020055343A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 株式会社Subaru 車両の熱管理システム
JP2020055345A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 株式会社Subaru 車両の熱管理システム
JP2020055344A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 株式会社Subaru 車両の熱管理システム
KR20200044470A (ko) * 2018-10-19 2020-04-29 한온시스템 주식회사 열관리 시스템
KR20200045727A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20200069168A (ko) * 2018-12-06 2020-06-16 현대자동차주식회사 차량용 배터리 냉각 시스템
KR20200070767A (ko) * 2018-12-10 2020-06-18 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
DE102019100096B4 (de) * 2019-01-04 2021-01-28 Hanon Systems Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung
DE102020100428A1 (de) * 2019-02-06 2020-08-06 Hanon Systems Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung mit hoher Kälteleistung und passiver Batteriekühlung sowie Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung
WO2020203151A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社デンソー 空調装置
JP2020165604A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
KR20200133962A (ko) * 2019-05-21 2020-12-01 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20200139878A (ko) * 2019-06-04 2020-12-15 현대자동차주식회사 차량용 열관리시스템
KR20200142617A (ko) * 2019-06-12 2020-12-23 현대자동차주식회사 차량용 열관리시스템
KR20200145284A (ko) * 2019-06-21 2020-12-30 현대자동차주식회사 차량용 열 관리 시스템
KR20210000117A (ko) * 2019-06-24 2021-01-04 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210003002A (ko) * 2019-07-01 2021-01-11 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210021728A (ko) * 2019-08-19 2021-03-02 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210026705A (ko) * 2019-09-02 2021-03-10 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210053592A (ko) * 2019-11-04 2021-05-12 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210057313A (ko) * 2019-11-12 2021-05-21 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210104354A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
DE102021101127A1 (de) * 2020-03-19 2021-09-23 Hanon Systems System zum Klimatisieren der Luft eines Fahrgastraums und zur Wärmeübertragung mit Antriebskomponenten eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben des Systems
JP2021160553A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 トヨタ自動車株式会社 車両用の熱管理システム
KR20210152795A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210152794A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210155525A (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20220003351A (ko) * 2020-07-01 2022-01-10 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템

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