KR20220055098A - 전기 차량용 냉난방 공조 장치 및 방법 - Google Patents

전기 차량용 냉난방 공조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 차량용 냉난방 공조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실외 열교환기 및 실내 열교환기를 경유하는 냉매가 배터리로 전송되어 배터리를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 구조에 의해, 본 발명은 하나의 압축기로 차량의 실내 냉난방과 함께 배터리의 쿨링 및 히팅이 모두 가능한 장치를 실현할 수 있다.

Description

전기 차량용 냉난방 공조 장치 및 방법{Air conditioner and air conditioning method for electric vehicles}
본 발명은 전기 차량에 이용되는 냉방 및 난방 공조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차의 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 방출시키고 있다.
통상적으로 전기 자동차의 냉각 시스템은 전장 부품(VSD100, MCU, LDC, HV J/BOX, Motor)을 통과하는 냉각수 라인, 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.
전기 자동차의 경우 전력관리가 성능과 직접적인 관계가 있으며, 전기 자동차의 공조 시스템은 실내 온도 조절 및 배터리 온도 조절과 연결되어 있다.
기존 전기 자동차용 공조 시스템은 히트펌프를 활용한 냉방과 전기히터를 이용한 난방으로 작동하며, 히트펌프는 전기히터에 비해 전력소모가 적다.
한국 등록특허공보 제10-1619549호(등록일: 2016.05.02)에는 공조장치를 이용한 전기자동차용 배터리 냉각시스템 및 이를 이용한 전기자동차의 배터리 충전 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 히트펌프의 장점을 이용하여 전력소모를 줄인 전기 차량용 냉난방 공조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 하나의 압축기로 전기자동차의 실내 냉난방과 배터리 쿨링 및 히팅이 모두 가능한 전기 차량용 냉난방 공조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의하여 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 겨울철에 히터를 통해 배터리를 급속히 예열시키고, 실외 열교환기는 응축기로 작동하고, 실내 열교환기는 증발기로 작동하며, 봄이나 여름, 가을철에는 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기를 통한 냉매로 배터리를 냉각시킴으로써, 배터리의 온도를 냉난방으로 관리할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 압축기에서 토출되는 냉매를 사방 밸브를 통해 제1 분지관 내지 제8 분지관을 경유해 차량의 실내 및 배터리로 전송함으로써 배터리를 냉각시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 실내 온도센서를 통해 검출된 실내 온도가 실내온도 설정부를 통해 설정된 실내 온도에 이르기까지 제1 밸브 내지 제8 밸브의 개폐 동작을 제어하거나, 실외 온도센서를 통해 검출되는 실외 온도에 따라 제1 밸브 내지 제8 밸브의 개폐 동작을 제어할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내로 냉온기가 유입되지 않도록 실내 열교환기가 오프(OFF) 상태이고, 차량의 실외 온도가 겨울철 3℃ 내지 -19℃인 경우, 히터를 작동하여 배터리를 급속 예열시키고, 압축기의 작동 시 히터를 오프(OFF) 시키며, 압축기에서 토출되는 냉매가 사방 밸브를 통해 배터리로 전송되도록 제8 밸브를 오픈(Open)시키고, 배터리를 경유한 냉매가 팽창 밸브로 전송되도록 제7 밸브를 오픈시키게 된다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내로 냉온기가 유입되지 않도록 실내 열교환기가 오프(OFF) 상태이고, 차량의 실외 온도가 여름철 20℃ 내지 34℃인 경우, 압축기를 작동시켜 압축기에서 토출되는 냉매가 사방 밸브를 통해 실외 열교환기로 전송되도록 제2 밸브를 오픈시키고, 실외 열교환기를 경유한 냉매가 팽창 밸브로 전송되도록 제3 밸브를 오픈시키고, 팽창 밸브에서 유출된 냉매가 배터리로 전송되도록 제7 밸브를 오픈시키고, 배터리를 경유한 냉매가 사방 밸브를 통해 압축기로 전송되도록 제8 밸브를 오픈시키게 된다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내로 냉기가 유입되도록 실내 열교환기 및 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 차량의 실외 온도가 여름철 20℃ 내지 34℃인 경우, 압축기를 작동시켜 압축기에서 토출되는 냉매가 사방 밸브를 통해 실외 열교환기로 전송되도록 제2 밸브를 오픈시키고, 실외 열교환기를 경유한 냉매가 팽창 밸브로 전송되도록 제3 밸브를 오픈시키고, 팽창 밸브를 경유한 냉매가 실내 열교환기 및 배터리로 전송되도록 제6 밸브 및 제7 밸브를 오픈시키고, 실내 열교환기를 경유한 냉매가 사방 밸브를 통해 압축기로 전송되도록 제5 밸브를 오픈시키고, 배터리를 경유한 냉매가 사방 밸브를 통해 압축기로 전송되도록 제8 밸브를 오픈시키게 된다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내로 냉기가 유입되도록 실내 열교환기 및 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 차량의 실외 온도가 봄철 또는 가을철 7℃ 내지 23℃인 경우, 압축기를 작동시켜 압축기에서 토출되는 냉매가 사방 밸브를 통해 실외 열교환기로 전송되도록 제2 밸브를 오픈시키고, 실외 열교환기를 경유한 냉매가 팽창 밸브로 전송되도록 제3 밸브를 오픈시키고, 팽창 밸브를 경유한 냉매가 실내 열교환기 및 배터리로 전송되도록 제6 밸브 및 제7 밸브를 오픈시키고, 실내 열교환기를 경유한 냉매가 사방 밸브를 통해 압축기로 전송되도록 제5 밸브를 오픈시키고, 배터리를 경유한 냉매가 사방 밸브를 통해 압축기로 전송되도록 제8 밸브를 오픈시키게 된다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내로 온기가 유입되도록 실내 열교환기 및 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 차량의 실외 온도가 겨울철 3℃ 내지 -19℃인 경우, 히터를 작동하여 배터리를 급속 예열시키고, 압축기를 작동시키고 압축기의 작동 시 히터를 오프(OFF) 시키며, 압축기에서 토출되는 냉매가 사방 밸브를 통해 실외 열교환기로 전송되도록 제2 밸브를 오픈시키고, 실외 열교환기를 경유한 냉매가 팽창 밸브로 전송되도록 제3 밸브를 오픈시키고, 팽창 밸브를 경유한 냉매가 실내 열교환기 및 배터리로 전송되도록 제6 밸브 및 제7 밸브를 오픈시키고, 실내 열교환기를 경유한 냉매가 사방 밸브를 통해 압축기로 전송되도록 제5 밸브를 오픈시키고, 배터리를 경유한 냉매가 사방 밸브를 통해 압축기로 전송되도록 제8 밸브를 오픈시키게 된다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내로 온기가 유입되도록 실내 열교환기 및 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 차량의 실외 온도가 봄철 또는 가을철 7℃ 내지 23℃인 경우, 압축기를 작동시켜 압축기에서 토출되는 냉매가 사방 밸브를 통해 배터리 및 실외 열교환기로 전송되도록 제1 밸브 및 제2 밸브를 오픈시키고, 제1 밸브를 통해 배터리를 경유한 냉매가 팽창 밸브로 전송되도록 제4 밸브를 오픈시키게 된다.
한편, 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실외 온도가 차가운 겨울철에는 히터를 통해 배터리를 급속 예열하고, 차량의 실외 온도가 더운 여름철에는 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기에 연결된 칠러에 의해 배터리를 냉각시킬 수 있다.
이때 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 압축기에서 유출된 냉매를 사방 밸브를 통해 제1 분지관 내지 제8 분지관을 경유해 칠러로 전송하여, 칠러에 의해 냉기가 배터리로 전달되어 배터리를 냉각시키게 된다.
그리고 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 칠러를 경유하는 냉매가 배터리를 냉각시키도록 제1 밸브 및 제4 밸브를 오픈시키거나 또는 제7 밸브 및 제8 밸브를 오픈시키게 된다.
한편, 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실외 온도가 차가운 겨울철에는 히터를 통해 배터리를 급속 예열하고, 차량의 실외 온도가 더운 여름철에는 열교환기를 통해 냉기를 발생시키고 송출 팬을 통해 냉기를 배터리로 송출하여 고온의 배터리를 냉각시키게 된다.
이때 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 압축기에서 유출된 냉매를 사방 밸브를 통해 제1 분지관 내지 제8 분지관을 경유해 열교환기로 전송하고, 열교환기에 의해 발생된 냉기가 송출 팬을 통해 배터리로 송출되어 배터리를 냉각시키게 된다.
그리고 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 제1 밸브 및 제4 밸브를 오픈시키거나 또는 제7 밸브 및 제8 밸브를 오픈시키는 경우에 열교환기를 경유하는 냉매가 배터리로 송출되도록 송출 팬을 함께 작동시키게 된다.
한편, 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 방법은, 제어부가 차량의 실외 온도가 겨울철 3℃ 내지 -19℃인 경우, 히터를 통해 배터리를 예열시키고, 압축기를 작동시켜 압축기에서 토출되는 냉매가 사방밸브를 통해 유출되고, 제어부가 제1 밸브 또는 제8 밸브를 오픈시킴에 따라, 사방밸브에서 유출된 냉매가 제1 밸브 및 제1 분지관 또는 제8 밸브 및 제8 분지관을 통해 배터리로 송출되고, 제어부가 제4 밸브 또는 제7 밸브를 작동시킴에 따라, 배터리를 경유한 냉매가 제4 밸브 및 제4 분지관 또는 제7 밸브 및 제7 분지관을 통해 팽창 밸브로 전송되고, 제어부가 제6 밸브를 오픈시킴에 따라, 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 제6 밸브 및 제6 분지관을 통해 실내 열교환기로 전송되고, 제어부가 제5 밸브를 오픈시킴에 따라, 실내 열교환기에서 증발된 냉매가 제5 밸브 및 제5 분지관을 통해 사방밸브를 경유해 압축기로 전송됨으로써 이루어진다.
본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량에서 하나의 압축기로 실내 냉난방과 배터리 쿨링 및 히팅이 모두 가능함에 따라 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 하나의 모듈로 구성할 수 있어 더 컴팩트 한 형태로 구현할 수 있다
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내 온도 뿐만 아니라 배터리의 온도도 관리할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 배터리의 온도를 기존의 전기히터 방식에 비하여 더 적은 에너지로 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내 온도를 높이기 위한 난방 운전 시 기존 방식에 비해 적은 에너지로 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내 공조기가 작동하지 않을 때도 배터리의 온도를 조절할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 배터리 냉각 방식에 따라 배터리 통합형, 배터리 공냉형, 배터리 칠러형 등의 공조 장치를 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 사방 밸브(4 way valve)를 이용한 냉온 기능을 통해 실내 공조기에 곰팡이 발생하는 것을 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 차량의 실내와 배터리의 냉난방이 독립적으로 조절이 가능하여, 다양한 기후에서도 전기 차량의 성능과 실내의 안락함을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 실내 온도 공조장치와 배터리 온도 공조장치를 전기 차량이 사용하는 배터리 모듈에 맞추어 작동할 수 있도록 변환 할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치에서 실내 및 실외 온도를 검출하여 공조 동작을 제어하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치(100)는, 배터리(102), 히터(heater; 104), 압축기(106), 사방 밸브(4 way valve; 108), 실외 열교환기(110), 팽창 밸브(112), 실내 열교환기(114) 및 제어부(116)를 포함할 수 있다.
여기서, 배터리(102)는 차량의 내부에 있는 각 장치에 전원을 공급한다.
히터(104)는 배터리(102)와 접촉하여 있거나, 배터리(102)로부터 최근거리로 이격된 위치에 설치되고, 추운 날씨나 겨울철에 배터리(102)를 급속 예열시키게 된다.
압축기(106)는 배터리(102)에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출한다.
사방 밸브(108)는 압축기(106)에서 토출되는 냉매를 네 방향(4 way)으로 유출한다.
또한, 사방 밸브(108)는 제1 개도 밸브(Open Valve 1; ov1) 및 제1 분지관(1)을 통해 배터리(102)와 연결되고, 제2 개도 밸브(ov2) 및 제2 분지관(2)을 통해 실외 열교환기(110)와 연결된다.
또한, 사방 밸브(108)는 제5 개도 밸브(ov5) 및 제5 분지관(5)을 통해 실내 열교환기(114)와 연결되고, 제8 개도 밸브(ov8) 및 제8 분지관(8)을 통해 배터리(102)와 연결된다.
따라서, 사방 밸브(108)는 압축기(106)에서 토출되는 냉매를 제1 분지관(1)을 통한 배터리(102)측 방향, 제2 분지관(2)을 통한 실외 열교환기(110)측 방향, 제5 분지관(5)을 통한 실내 열교환기(114)측 방향, 및 제8 분지관(8)을 통한 배터리(102)측 방향의 네 방향(4 way)으로 유출한다.
본 발명의 실시 예에서, 제1 개도 밸브(ov1) 내지 제8 개도 밸브(ov8)는 냉매의 흐름을 단속하기 위해 오픈(Open) 또는 클로즈(Close) 동작을 수행하는 밸브로서, 간단히 제1 밸브(ov1) 내지 제8 밸브(ov8)로 약칭하여 설명한다.
실외 열교환기(110)는 사방 밸브(108)에서 유출된 냉매를 응축하는 응축기 역할을 수행하는데, 사방 밸브(108)로부터 제2 분지관(2) 및 제2 밸브(ov2)를 통해 냉매를 유입하여 응축한 후 제3 분지관(3) 및 제3 밸브(ov3)를 통해 팽창 밸브(112)로 송출한다.
팽창 밸브(112)는 실외 열교환기(110)에서 응축된 냉매를 팽창하여 유출하는 팽창기 역할을 수행하는데, 실외 열교환기(110)로부터 제3 밸브(ov3) 및 제3 분지관(3)을 통해 유입된 냉매를 팽창한 후 제6 밸브(ov6) 및 제6 분지관(6)을 통해 실내 열교환기(114)로 송출한다.
또한, 압축기(106), 사방 밸브(108), 및 팽창 밸브(112)는 공조기 기계실에 설치될 수 있다.
실내 열교환기(114)는 팽창 밸브(112)에서 팽창된 냉매를 증발시켜 사방 밸브(108)를 통해 압축기(106)로 유입시키는 증발기 역할을 수행하는데, 팽창 밸브(112)로부터 제6 밸브(ov6) 및 제6 분지관(6)을 통해 유입된 냉매를 증발시켜 제5 밸브(ov5) 및 제5 분지관(5)을 통해 사방 밸브(108)로 송출한다.
이에, 사방 밸브(108)는 실내 열교환기(114)로부터 제5 밸브(ov5) 및 제5 분지관(5)을 통해 유입된 증발 상태의 냉매를 압축기(106)로 송출한다.
제어부(116)는 압축기(106), 실외 열교환기(110), 실내 열교환기(114) 및 팽창 밸브(112)의 작동을 제어하고, 히터(104)의 예열 동작을 제어한다.
제1 분지관(1)은 사방 밸브(108)와 배터리(102)를 연결하여, 사방 밸브(108)에서 유출된 냉매를 배터리(102)로 전송한다.
제1 밸브(ov1)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈(Open) 또는 클로즈(Close) 동작으로 제1 분지관(1)의 개폐를 조절한다.
제2 분지관(2)은 사방 밸브(108)와 실외 열교환기(110)를 연결하여, 사방 밸브(108)에서 유출된 냉매를 실외 열교환기(110)로 전송한다.
제2 밸브(ov2)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈 또는 클로즈 동작으로 제2 분지관(2)의 개폐를 조절한다.
제3 분지관(3)은 실외 열교환기(110)와 팽창 밸브(112)를 연결하여, 실외 열교환기(110)에서 응축된 냉매를 팽창 밸브(112)로 전송한다.
제3 밸브(ov3)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈 또는 클로즈 동작으로 제3 분지관(3)의 개폐를 조절한다.
제4 분지관(4)은 배터리(102)와 팽창 밸브(112)를 연결하여, 제1 분지관(1)을 통해 배터리(102)를 경유한 냉매를 팽창 밸브(112)로 전송한다.
제4 밸브(ov4)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈 또는 클로즈 동작으로 제4 분지관(4)의 개폐를 조절한다.
제5 분지관(5)은 사방 밸브(108)와 실내 열교환기(114)를 연결하여, 실내 열교환기(114)에서 유출된 냉매를 사방 밸브(108)를 경유해 압축기(106)로 전송한다.
제5 밸브(ov5)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈 또는 클로즈 동작으로 제5 분지관(5)의 개폐를 조절한다.
제6 분지관(6)은 팽창 밸브(112)와 실내 열교환기(114)를 연결하여, 팽창 밸브(112)에서 팽창된 냉매를 실내 열교환기(114)로 전송한다.
제6 밸브(ov6)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈 또는 클로즈 동작으로 제6 분지관(6)의 개폐를 조절한다.
제7 분지관(7)은 팽창 밸브(112)와 배터리(102)를 연결하여, 배터리(102)를 경유한 냉매를 팽창 밸브(112)로 전송한다.
제7 밸브(ov7)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈 또는 클로즈 동작으로 제7 분지관(7)의 개폐를 조절한다.
제8 분지관(8)은 배터리(102)와 사방 밸브(108)를 연결하여, 사방 밸브(108)에서 유출된 냉매를 배터리(102)로 전송하거나, 배터리(102)를 경유한 냉매를 사방 밸브(108)로 전송한다.
제8 밸브(ov8)는 제어부(116)의 제어에 따라 오픈 또는 클로즈 동작으로 제8 분지관(8)의 개폐를 조절한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치에서 실내 및 실외 온도를 검출하여 공조 동작을 제어하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치(100)는, 전술한 도 1의 구성에, 온도 설정부(118), 실외 온도 센서(120) 및 실내 온도 센서(122)를 더 포함할 수 있다.
온도 설정부(118)는 다수의 키버튼을 구비하여, 다수의 키버튼을 통해 온도 값을 데이터로 입력받아 차량의 실내 온도를 설정한다. 물론, 온도 설정부(118)는 사용자로부터 터치 입력을 통해 온도 값을 입력받아 실내 온도를 설정할 수 있다.
실외 온도 센서(120)는 차량의 실외 온도를 검출한다.
실내 온도 센서(122)는 차량의 실내 온도를 검출한다.
제어부(116)는, 실내 온도 센서(122)를 통해 검출된 실내 온도가 온도 설정부(118)를 통해 설정된 실내 온도에 이르기까지 제1 밸브(ov1) 내지 제8 밸브(ov8)의 개폐 동작을 제어하거나, 실외 온도 센서(120)를 통해 검출되는 실외 온도에 따라 제1 밸브(ov1) 내지 제8 밸브(ov8)의 개폐 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 배터리 온도 기준이나 실외 온도 조건은 고온, 상온, 저온 등으로 표시할 수 있으며, 예시적으로 고온은 35 ℃ 이상을 의미할 수 있으며, 상온은 15℃ ~ 35 ℃ 를 의미할 수 있으며, 저온은 15 ℃ 이하의 온도를 의미할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치(100)는, 실내온도 공조장치(310), 배터리 온도 공조장치(320), 히터(104) 및 압축기(106)를 포함할 수 있다.
실내온도 공조장치(310)는 가정용 냉난방 공조장치로 사용되는 실외 열교환기(110), 팽창 밸브(112) 및 실내 열교환기(114)를 포함할 수 있다.
실외 열교환기(110)는 압축기(106)로부터 유출된 냉매를 응축하는 응축기로 동작한다.
팽창 밸브(112)는 실외 열교환기(110)에서 응축된 냉매를 팽창하여 실내 열교환기(114)로 유출한다.
실내 열교환기(114)는 팽창 밸브(112)에서 팽창된 냉매를 증발시켜 사방 밸브(108)를 경유해 압축기(106)로 송출한다.
가정용 냉난방 공조장치는 히트펌프를 냉방에만 사용하지 않고, 냉매의 방향을 바꾸어 난방에도 사용하고 있으며, 이를 통해 난방에 이용되는 에너지를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치(100)는, 가정용 냉난방 공조장치로 사용되는 실외 열교환기(110) 및 실내 열교환기(114)를 적용하여 차량의 실내 온도와 배터리의 온도를 동시에 조절할 수 있다.
배터리 온도 공조장치(320)는 사방 밸브(108)와 배터리(102) 사이에 연결된 제1 밸브(ov1) 및 제1 분지관(1)을 포함하고, 배터리(102)와 팽창 밸브(112) 사이에 연결된 제4 분지관(4) 및 제4 밸브(ov4)를 포함한다.
또한, 배터리 온도 공조장치(320)는 사방 밸브(108)와 배터리(102) 사이에 연결된 제8 밸브(ov8) 및 제8 분지관(8)을 포함하고, 배터리(102)와 팽창 밸브(112) 사이에 연결된 제7 밸브(ov7) 및 제7 분지관(7)을 포함한다.
따라서, 배터리 온도 공조장치(320)는 압축기(106)로부터 사방 밸브(108)를 통해 유출된 냉매가 제1 밸브(ov1) 및 제1 분지관(1)을 통하여 배터리(102)로 인가되고, 배터리(102)를 경유한 냉매가 제4 밸브(ov4) 및 제4 분지관(4)을 통하여 팽창 밸브(112)로 이동됨으로써, 배터리(102)를 냉각시키게 된다.
또한, 배터리 온도 공조장치(320)는 압축기(106)로부터 사방 밸브(108)를 통해 유출된 냉매가 제8 밸브(ov8) 및 제8 분지관(8)을 통하여 배터리(102)로 인가되고, 배터리(102)를 경유한 냉매가 제7 밸브(ov7) 및 제7 분지관(7)을 통하여 팽창 밸브(112)로 이동됨으로써, 배터리(102)를 냉각시키게 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 도 1에서 설명한 히터(104), 압축기(106), 사방 밸브(108), 실외 열교환기(110), 팽창 밸브(112), 실내 열교환기(114), 제어부(116) 이외에 칠러(410) 및 배터리(420)를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 사방 밸브(108)와 칠러(410) 사이에 제1 밸브(ov1) 및 제1 분지관(1)이 연결되고, 칠러(410)와 팽창 밸브(112) 사이에 제4 밸브(ov4) 및 제4 분지관(4)이 연결된다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 사방 밸브(108)와 칠러(410) 사이에 제8 밸브(ov8) 및 제8 분지관(8)이 연결되고, 칠러(410)와 팽창 밸브(112) 사이에 제7 밸브(ov7) 및 제7 분지관(7)이 연결된다.
따라서 배터리(420)는 칠러(410)와 마주보도록 위치하고, 칠러(410)로부터 토출된 냉기를 수용할 수 있도록 이격되어 있으며, 칠러(410)에서 유출된 냉기에 의해 냉각된다.
전술한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 압축기(106)로부터 유출된 냉매가 사방 밸브(108)를 통하여 제1 밸브(ov1)로 인가되고, 제1 밸브(ov1)의 오픈에 따라 냉매가 제1 분기관(1)을 통하여 칠러(410)로 인가되어, 칠러(410)가 냉기를 배터리(420)로 토출함에 따라 배터리(420)가 냉각되며, 칠러(410)를 경유한 냉매는 제4 밸브(ov4) 및 제4 분기관(4)을 통하여 팽창 밸브(112)로 이동되는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 압축기(106)로부터 유출된 냉매가 사방 밸브(108)를 통하여 제8 밸브(ov8)로 인가되고, 제8 밸브(ov8)의 오픈에 따라 냉매가 제8 분기관(8)을 통하여 칠러(410)로 인가되어, 칠러(410)가 냉기를 배터리(420)로 토출함에 따라 배터리(420)가 냉각되며, 칠러(410)를 경유한 냉매는 제7 밸브(ov7) 및 제7 분기관(7)을 통하여 팽창 밸브(112)로 이동되는 것이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 도 1에서 설명한 히터(104), 압축기(106), 사방 밸브(108), 실외 열교환기(110), 팽창 밸브(112), 실내 열교환기(114), 제어부(116) 이외에 열교환기(510), 송출 팬(520) 및 배터리(530)를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 사방 밸브(108)와 열교환기(510) 사이에 제1 밸브(ov1) 및 제1 분지관(1)이 연결되고, 열교환기(510)와 팽창 밸브(112) 사이에 제4 밸브(ov4) 및 제4 분지관(4)이 연결된다.
또한, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 사방 밸브(108)와 열교환기(510) 사이에 제8 밸브(ov8) 및 제8 분지관(8)이 연결되고, 열교환기(510)와 팽창 밸브(112) 사이에 제7 밸브(ov7) 및 제7 분지관(7)이 연결된다.
이때, 배터리(530)는 열교환기(510)와 마주보며 열교환기(510)로부터 일정 간격으로 이격되고, 열교환기(510)와 배터리(530) 사이에 송출 팬(520)이 위치하며, 송출 팬(530)은 열교환기(510)에서 유출된 냉기를 배터리(530)로 송출한다.
따라서 배터리(420)는 열교환기(510)로부터 유출되고 송출 팬(520)에 의해 송출된 냉기에 의해 냉각된다.
전술한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 압축기(106)로부터 유출된 냉매가 사방 밸브(108)를 통하여 제1 밸브(ov1)로 인가되고, 제1 밸브(ov1)의 오픈에 따라 냉매가 제1 분기관(1)을 통하여 열교환기(510)로 인가되며, 열교환기(510)가 냉기를 토출함에 따라 송출 팬(520)이 냉기를 배터리(530)로 송출함으로써 배터리(530)가 냉각되며, 열교환기(510)를 경유한 냉매는 제4 밸브(ov4) 및 제4 분기관(4)을 통하여 팽창 밸브(112)로 이동되는 것이다.
또한, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 장치는, 압축기(106)로부터 유출된 냉매가 사방 밸브(108)를 통하여 제8 밸브(ov8)로 인가되고, 제8 밸브(ov8)의 오픈에 따라 냉매가 제8 분기관(8)을 통하여 열교환기(510)로 인가되며, 열교환기(510)가 냉기를 토출함에 따라 송출 팬(520)이 냉기를 배터리(530)로 송출함으로써 배터리(530)가 냉각되며, 열교환기(510)를 경유한 냉매는 제7 밸브(ov7) 및 제7 분기관(7)을 통하여 팽창 밸브(112)로 이동되는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량용 냉난방 공조 시스템(100)에서, 제어부(116)는 차량의 실외 온도가 저온이면 히터(104)를 통해 배터리(102)를 급속 예열시킨다(S610).
즉, 제어부(116)는 실외 온도 센서(120)를 통해 차량의 실외 온도를 감지하여, 차량의 실외 온도가 겨울철 3℃ 내지 -19℃ 저온인 것으로 판단되면, 히터(104)를 급속히 작동시켜 히터(104)에 의해 발생된 열이 배터리(102)를 급속 예열시키도록 하는 것이다.
급속 예열된 배터리(102)로부터 전원이 각 장치에 공급되고, 제어부(116)는 압축기(106)를 작동시킴에 따라 압축기(106)에서 토출되는 냉매가 사방밸브(108)를 통해 유출된다(S620).
이어, 제어부(116)가 제1 밸브(ov1) 또는 제8 밸브(ov8)를 오픈시킴에 따라, 사방밸브(108)에서 유출된 냉매가 제1 밸브(ov1) 및 제1 분지관(1) 또는 제8 밸브(ov8) 및 제8 분지관(8)을 통해 배터리(102)로 송출된다(S630).
이어, 제어부(116)가 제4 밸브(ov4) 또는 제7 밸브(ov7)를 작동시킴에 따라, 배터리(102)를 경유한 냉매가 제4 밸브(ov4) 및 제4 분지관(4) 또는 제7 밸브(ov7) 및 제7 분지관(7)을 통해 팽창 밸브(112)로 전송된다(S640).
이어, 제어부(116)가 제6 밸브(ov6)를 오픈시킴에 따라, 팽창 밸브(112)에서 팽창된 냉매가 제6 밸브(ov6) 및 제6 분지관(6)을 통해 실내 열교환기(114)로 전송된다(S650).
이어, 제어부(116)가 제5 밸브(ov5)를 오픈시킴에 따라, 실내 열교환기(114)에서 증발된 냉매가 제5 밸브(ov5) 및 제5 분지관(5)을 통해 사방밸브(108)를 경유해 압축기(106)로 전송된다(S660).
따라서, 배터리(102)는 제1 밸브(ov1) 및 제1 분지관(1)을 통하여 유입된 냉기에 의해 냉각되거나, 또는 제8 밸브(ov8) 및 제8 분지관(8)을 통하여 유입된 냉기에 의해 냉각되는 것이다.
한편, 승객이 차량에서 내리고 10분이 경과한 후 실내 공조기가 한번이라도 켜진 경우 또는 실내 난방 only 조건으로 작동하는 경우에 열교환기에 곰팡이가 증식하는 것을 억제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 히트펌프의 장점을 이용하여 전력소모를 줄이고, 하나의 압축기로 전기 차량의 실내 냉난방과 배터리 쿨링 및 히팅이 모두 가능한 전기 차량용 냉난방 공조 장치 및 방법을 실현할 수 있다
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100 : 전기 차량용 냉난방 공조 장치 102, 420, 530 : 배터리
104 : 히터 106 : 압축기
108 : 사방 밸브 110 : 실외 열교환기
112 : 팽창 밸브 114 : 실내 열교환기
116 : 제어부 118 : 온도 설정부
120 : 실외 온도 센서 122 : 실내 온도 센서
410 : 칠러 510 : 열교환기
520 : 송출팬 1 ~ 8 : 분지관
ov1 ~ ov8 : 개도 밸브

Claims (16)

  1. 전원을 공급하기 위한 배터리;
    상기 배터리를 예열시키는 히터;
    상기 배터리에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
    상기 압축기에서 토출되는 냉매를 네 방향(4 way)으로 유출하는 사방 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 응축하는 실외 열교환기;
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 팽창하여 유출하는 팽창 밸브;
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시켜 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 유입시키는 실내 열교환기; 및
    상기 압축기, 상기 실외 열교환기, 상기 실내 열교환기 및 상기 팽창 밸브의 작동을 제어하고, 상기 히터의 예열 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 배터리로 전송하는 제1 분지관;
    상기 제1 분지관의 개폐를 조절하는 제1 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 실외 열교환기로 전송하는 제2 분지관;
    상기 제2 분지관의 개폐를 조절하는 제2 밸브;
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제3 분지관;
    상기 제3 분지관의 개폐를 조절하는 제3 밸브;
    상기 제1 분지관을 통해 상기 배터리를 경유한 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제4 분지관;
    상기 제4 분지관의 개폐를 조절하는 제4 밸브;
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 상기 실내 열교환기로 전송하는 제6 분지관;
    상기 제6 분지관의 개폐를 조절하는 제6 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 배터리로 전송하는 제8 분지관;
    상기 제8 분지관의 개폐를 조절하는 제8 밸브;
    상기 배터리를 경유한 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제7 분지관; 및
    상기 제7 분지관의 개폐를 조절하는 제7 밸브;
    를 더 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    차량의 실외 온도를 검출하는 실외 온도센서;
    상기 차량의 실내 온도를 검출하는 실내 온도센서; 및
    상기 차량의 실내 온도를 설정하기 위한 온도 설정부;
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 실내 온도센서를 통해 검출된 실내 온도가 상기 온도 설정부를 통해 설정된 실내 온도에 이르기까지 상기 제1 밸브 내지 상기 제8 밸브의 개폐 동작을 제어하거나, 상기 실외 온도센서를 통해 검출되는 실외 온도에 따라 상기 제1 밸브 내지 상기 제8 밸브의 개폐 동작을 제어하는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 실내로 냉온기가 유입되지 않도록 상기 실내 열교환기가 오프(OFF) 상태이고, 상기 차량의 실외 온도가 겨울철 3℃ 내지 -19℃인 경우,
    상기 제어부는 상기 히터를 작동하여 상기 배터리를 예열시키고, 상기 압축기의 작동 시 상기 히터를 오프(OFF) 시키며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 배터리로 전송되도록 상기 제8 밸브를 오픈(Open)시키고, 상기 배터리를 경유한 냉매가 상기 팽창 밸브로 전송되도록 상기 제7 밸브를 오픈시키고, 상기 팽창 밸브를 경유한 냉매가 상기 실외 열교환기로 전송되도록 상기 제3 밸브를 오픈시키고, 상기 실외 열교환기를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제2 밸브를 오픈시키고, 상기 차량의 실내로 냉기가 전달되지 않도록 상기 제6 밸브, 상기 제5 밸브, 상기 제4 밸브 및 상기 제1 밸브를 클로즈(Close)시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 실내로 냉온기가 유입되지 않도록 상기 실내 열교환기가 오프(OFF) 상태이고, 상기 차량의 실외 온도가 여름철 20℃ 내지 34℃인 경우,
    상기 제어부는 상기 압축기를 작동시키고, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 실외 열교환기로 전송되도록 상기 제2 밸브를 오픈시키고, 상기 실외 열교환기를 경유한 냉매가 상기 팽창 밸브로 전송되도록 상기 제3 밸브를 오픈시키고, 상기 팽창 밸브에서 유출된 냉매가 상기 배터리로 전송되도록 상기 제7 밸브를 오픈시키고, 상기 배터리를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제8 밸브를 오픈시키고, 상기 차량의 실내로 열기가 전달되지 않도록 상기 제6 밸브, 상기 제5 밸브, 상기 제4 밸브 및 상기 제1 밸브를 클로즈(Close)시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 실내로 냉기가 유입되도록 상기 실내 열교환기 및 상기 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 상기 차량의 실외 온도가 여름철 20℃ 내지 34℃인 경우,
    상기 제어부는 상기 압축기를 작동시키고, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 실외 열교환기로 전송되도록 상기 제2 밸브를 오픈시키고, 상기 실외 열교환기를 경유한 냉매가 상기 팽창 밸브로 전송되도록 상기 제3 밸브를 오픈시키고, 상기 팽창 밸브를 경유한 냉매가 상기 실내 열교환기 및 상기 배터리로 전송되도록 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 오픈시키고, 상기 실내 열교환기를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제5 밸브를 오픈시키고, 상기 배터리를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제8 밸브를 오픈시키고, 상기 차량의 실내 온도가 낮추어지도록 상기 제4 밸브 및 상기 제1 밸브를 클로즈(Close)시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 실내로 냉기가 유입되도록 상기 실내 열교환기 및 상기 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 상기 차량의 실외 온도가 봄철 또는 가을철 7℃ 내지 23℃인 경우,
    상기 제어부는 상기 압축기를 작동시키고, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 실외 열교환기로 전송되도록 상기 제2 밸브를 오픈시키고, 상기 실외 열교환기를 경유한 냉매가 상기 팽창 밸브로 전송되도록 상기 제3 밸브를 오픈시키고, 상기 팽창 밸브를 경유한 냉매가 상기 실내 열교환기 및 상기 배터리로 전송되도록 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 오픈시키고, 상기 실내 열교환기를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제5 밸브를 오픈시키고, 상기 배터리를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제8 밸브를 오픈시키고, 상기 차량의 실내 온도가 낮추어지도록 상기 제4 밸브 및 상기 제1 밸브를 클로즈(Close)시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 실내로 온기가 유입되도록 상기 실내 열교환기 및 상기 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 상기 차량의 실외 온도가 겨울철 3℃ 내지 -19℃인 경우,
    상기 제어부는 상기 히터를 작동하여 상기 배터리를 예열시키고, 상기 압축기를 작동시키고 상기 압축기의 작동 시 상기 히터를 오프(OFF) 시키며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 실외 열교환기로 전송되도록 상기 제2 밸브를 오픈시키고, 상기 실외 열교환기를 경유한 냉매가 상기 팽창 밸브로 전송되도록 상기 제3 밸브를 오픈시키고, 상기 팽창 밸브를 경유한 냉매가 상기 실내 열교환기 및 상기 배터리로 전송되도록 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 오픈시키고, 상기 실내 열교환기를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제5 밸브를 오픈시키고, 상기 배터리를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제8 밸브를 오픈시키고, 상기 차량의 실내 온도가 높아지도록 상기 제4 밸브 및 상기 제1 밸브를 클로즈(Close)시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 실내로 온기가 유입되도록 상기 실내 열교환기 및 상기 실외 열교환기가 온(ON) 상태이고, 상기 차량의 실외 온도가 봄철 또는 가을철 7℃ 내지 23℃인 경우,
    상기 제어부는 상기 압축기를 작동시키고, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 배터리 및 상기 실외 열교환기로 전송되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 오픈시키고, 상기 제2 밸브를 통해 상기 실외 열교환기를 경유한 냉매가 상기 팽창 밸브로 전송되도록 상기 제3 밸브를 오픈시키고, 상기 제1 밸브를 통해 상기 배터리를 경유한 냉매가 상기 팽창 밸브로 전송되도록 상기 제4 밸브를 오픈시키고, 상기 팽창 밸브를 경유한 냉매가 상기 실내 열교환기로 전송되도록 상기 제6 밸브를 오픈시키고, 상기 실내 열교환기를 경유한 냉매가 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송되도록 상기 제5 밸브를 오픈시키고, 상기 차량의 실내 온도가 높아지도록 상기 제7 밸브 및 상기 제8 밸브를 클로즈(Close)시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  10. 전원을 공급하기 위한 배터리;
    상기 배터리를 예열시키는 히터;
    상기 배터리를 냉각시키는 칠러;
    상기 배터리에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
    상기 압축기에서 토출되는 냉매를 네 방향(4 way)으로 유출하는 사방 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 응축하는 실외 열교환기;
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 팽창하여 유출하는 팽창 밸브;
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시켜 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 유입시키는 실내 열교환기; 및
    상기 압축기, 상기 실외 열교환기, 상기 실내 열교환기 및 상기 팽창 밸브의 작동을 제어하고, 상기 히터의 예열 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 배터리로 전송하는 제1 분지관;
    상기 제1 분지관의 개폐를 조절하는 제1 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 실외 열교환기로 전송하는 제2 분지관;
    상기 제2 분지관의 개폐를 조절하는 제2 밸브;
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제3 분지관;
    상기 제3 분지관의 개폐를 조절하는 제3 밸브;
    상기 제1 분지관을 통해 상기 배터리를 경유한 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제4 분지관;
    상기 제4 분지관의 개폐를 조절하는 제4 밸브;
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 상기 실내 열교환기로 전송하는 제6 분지관;
    상기 제6 분지관의 개폐를 조절하는 제6 밸브;
    상기 실내 열교환기에서 유출되는 냉매를 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송하는 제5 분지관;
    상기 제5 분지관의 개폐를 조절하는 제5 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 배터리로 전송하는 제8 분지관;
    상기 제8 분지관의 개폐를 조절하는 제8 밸브;
    상기 배터리를 경유한 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제7 분지관; 및
    상기 제7 분지관의 개폐를 조절하는 제7 밸브;
    를 더 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    차량의 실외 온도를 검출하는 실외 온도센서;
    상기 차량의 실내 온도를 검출하는 실내 온도센서; 및
    상기 차량의 실내 온도를 설정하기 위한 온도 설정부;
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 실내 온도센서를 통해 검출된 실내 온도가 상기 온도 설정부를 통해 설정된 실내 온도에 이르기까지 상기 제1 밸브 내지 상기 제8 밸브의 개폐 동작을 제어하거나, 상기 실외 온도센서를 통해 검출되는 실외 온도에 따라 상기 제1 밸브 내지 상기 제8 밸브의 개폐 동작을 제어하고, 상기 칠러를 경유하는 냉매가 상기 배터리를 냉각시키도록 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 오픈시키거나 또는 상기 제7 밸브 및 상기 제8 밸브를 오픈시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  13. 전원을 공급하기 위한 배터리;
    상기 배터리를 예열시키는 히터;
    상기 배터리를 냉각시키기 위한 냉기를 발생하는 열교환기;
    상기 열교환기에서 발생된 냉기를 상기 배터리로 송출하는 송출 팬;
    상기 배터리에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
    상기 압축기에서 토출되는 냉매를 4 way 방향으로 유출하는 사방 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 응축하는 실외 열교환기;
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 팽창하여 유출하는 팽창 밸브;
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시켜 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 유입시키는 실내 열교환기; 및
    상기 압축기, 상기 실외 열교환기, 상기 실내 열교환기 및 상기 팽창 밸브의 작동을 제어하고, 상기 히터의 예열 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 열교환기로 전송하는 제1 분지관;
    상기 제1 분지관의 개폐를 조절하는 제1 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 실외 열교환기로 전송하는 제2 분지관;
    상기 제2 분지관의 개폐를 조절하는 제2 밸브;
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제3 분지관;
    상기 제3 분지관의 개폐를 조절하는 제3 밸브;
    상기 제1 분지관을 통해 상기 열교환기를 경유한 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제4 분지관;
    상기 제4 분지관의 개폐를 조절하는 제4 밸브;
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 상기 실내 열교환기로 전송하는 제6 분지관;
    상기 제6 분지관의 개폐를 조절하는 제6 밸브;
    상기 실내 열교환기에서 유출되는 냉매를 상기 사방 밸브를 통해 상기 압축기로 전송하는 제5 분지관;
    상기 제5 분지관의 개폐를 조절하는 제5 밸브;
    상기 사방 밸브에서 유출된 냉매를 상기 열교환기로 전송하는 제8 분지관;
    상기 제8 분지관의 개폐를 조절하는 제8 밸브;
    상기 열교환기를 경유한 냉매를 상기 팽창 밸브로 전송하는 제7 분지관; 및
    상기 제7 분지관의 개폐를 조절하는 제7 밸브;
    를 더 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    차량의 실외 온도를 검출하는 실외 온도센서;
    상기 차량의 실내 온도를 검출하는 실내 온도센서; 및
    상기 차량의 실내 온도를 설정하기 위한 온도 설정부;
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 실내 온도센서를 통해 검출된 실내 온도가 상기 온도 설정부를 통해 설정된 실내 온도에 이르기까지 상기 제1 밸브 내지 상기 제8 밸브의 개폐 동작을 제어하거나, 상기 실외 온도센서를 통해 검출되는 실외 온도에 따라 상기 제1 밸브 내지 상기 제8 밸브의 개폐 동작을 제어하고, 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 오픈시키거나 또는 상기 제7 밸브 및 상기 제8 밸브를 오픈시키는 경우에 상기 열교환기를 경유하는 냉매가 상기 배터리로 송출되도록 상기 송출 팬을 함께 작동시키는, 전기 차량용 냉난방 공조 장치.
  16. 배터리, 히터, 압축기, 사방 밸브, 실외 열교환기, 팽창 밸브, 실내 열교환기 및 제어부를 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 방법에 있어서,
    (a) 상기 제어부가 차량의 실외 온도가 겨울철 3℃ 내지 -19℃인 경우, 히터를 통해 배터리를 예열시키는 단계;
    (b) 상기 제어부가 상기 압축기를 작동시켜 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 사방밸브를 통해 유출되는 단계;
    (c) 상기 제어부가 제1 밸브 또는 제8 밸브를 오픈시킴에 따라, 상기 사방밸브에서 유출된 냉매가 상기 제1 밸브 및 제1 분지관 또는 상기 제8 밸브 및 제8 분지관을 통해 상기 배터리로 송출되는 단계;
    (d) 상기 제어부가 제4 밸브 또는 제7 밸브를 작동시킴에 따라, 상기 배터리를 경유한 냉매가 상기 제4 밸브 및 제4 분지관 또는 상기 제7 밸브 및 제7 분지관을 통해 상기 팽창 밸브로 전송되는 단계;
    (e) 상기 제어부가 제6 밸브를 오픈시킴에 따라, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 상기 제6 밸브 및 제6 분지관을 통해 상기 실내 열교환기로 전송되는 단계; 및
    (f) 상기 제어부가 제5 밸브를 오픈시킴에 따라, 상기 실내 열교환기에서 증발된 냉매가 상기 제5 밸브 및 제5 분지관을 통해 상기 사방밸브를 경유해 상기 압축기로 전송되는 단계;
    를 포함하는 전기 차량용 냉난방 공조 방법.
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