KR20220122391A - 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는, 증발기, 압축기, 내측 응축기, 외측 응축기, 상기 증발기의 상류측에 배치된 제1팽창밸브, 및 상기 제1팽창밸브로 유입되는 냉매의 흐름을 차단 내지 해제하도록 개폐되는 개폐밸브에 유체적으로 연결된 냉매루프를 포함한 공조 서브시스템; 배터리 라디에이터, 배터리팩, 배터리 라디에이터를 우회함을 허용하는 배터리 바이패스도관에 유체적으로 연결된 배터리 냉각수루프와, 상기 배터리 바이패스도관에 설치된 쓰리웨이밸브와, 상기 배터리 냉각수루프를 따라 냉각수를 순환시키는 순환펌프를 포함한 배터리 냉각서브시스템; 상기 냉매루프로부터 분기된 분기도관 및 상기 배터리 냉각수루프 사이에서 열을 전달하도록 구성된 배터리칠러; 및 상기 분기도관 상에서 상기 배터리칠러의 상류측에 배치된 제2팽창밸브;를 포함한 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법으로, 차량의 승객실에 대한 난방이 요구되는 지를 판단하고, 난방이 요구될 때 제어기에 의해 상기 개폐밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 제2팽창밸브를 개방하고, 상기 개폐밸브의 폐쇄 및 상기 제2팽창밸브의 개방과 동시에 상기 배터리 냉각수루프 상에서 냉각수가 상기 배터리 라디에이터를 통해 순환하도록 상기 제어기에 의해 상기 쓰리웨이밸브의 스위칭작동을 제어할 수 있다.
Description
본 발명은 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 승객실의 난방을 위한 복수의 부품을 추가함이 없이 승객실의 난방을 효율적으로 실행할 수 있는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법에 관한 것이다.
최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드(Hybrid) 차량으로 구분된다.
기존의 전기차량 및 하이브리드차량은 실내의 차가운 공기를 이용한 공랭식 배터리 냉각시스템을 적용하여 왔으며, 최근에는 300km(200마일) 이상으로 AER(All Electric Range)를 연장하기 위하여 배터리를 수냉식으로 냉각하는 수냉식 배터리 냉각시스템에 대한 연구가 진행중에 있다. 구체적으로, 공조시스템 및 라디에이터 등을 이용하여 배터리를 수냉식으로 냉각하는 구조를 채택함으로써 에너지 밀도를 증대시킬 수 있다. 또한, 수냉식 배터리냉각시스템은 배터리셀들 사이의 간격을 줄임으로써 컴팩트한 배터리시스템(battery system)을 구현할 수 있고, 배터리셀들 사이의 온도를 균일하게 유지함으로써 배터리의 성능 및 내구성을 향상할 수 있다.
상술한 수냉식 배터리냉각시스템을 구현하기 위하여 전기모터 및 전장부품을 냉각하는 파워트레인 냉각서브시스템(power train cooling subsystem)과, 배터리를 냉각하는 배터리 냉각서브시스템(battery cooling subsystem)과, 차량의 승객실의 공기를 가열 내지 냉각하는 공조 서브시스템을 통합한 차량용 열관리시스템에 대한 연구가 진행되고 있다.
전기자동차는 내연기관을 가지지 않으므로 내연기관의 폐열을 활용할 수 없으므로 전기히터를 이용하여 승객실의 난방을 실행하도록 구성된다. 한편, 냉방 및 난방을 선택적으로 실행하기 위하여 차량용 열관리시스템은 히트펌프시스템으로 구성될 필요가 있다. 전기히터의 성능계수(COP, Coefficent Of Performance)는 0.8~0.9인 데 반해, 히트펌프시스템의 성능계수는 2.5이므로, 전기차 주행거리의 향상을 위하여 히트펌프시스템이 필수적으로 요구된다. 승객실의 난방작동 시에 히트펌프시스템을 적용할 경우 그 소모전력이 대폭 절감될 수 있다.
하지만, 차량용 열관리시스템이 히트펌프시스템을 구성하기 위한 다양한 부품들이 추가적으로 장착될 필요가 있다. 예컨대, 승객실의 난방작동을 위하여 추가적인 팽창밸브, 냉매 및 냉각수의 흐름방향을 전환하기 위한 복수의 바이패스도관 및 쓰리웨이밸브 등이 추가적으로 요구된다. 이와 같이, 차량용 열관리시스템이 히트펌프시스템을 구성하기 위해서는 복수의 추가적인 부품이 필요하고, 구조가 복잡해짐에 따라 그 제조원가가 상승하는 단점이 있었다.
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.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 승객실의 난방을 위한 복수의 부품을 추가함이 없이 승객실의 난방을 효율적으로 실행할 수 있는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는, 증발기, 압축기, 내측 응축기, 외측 응축기, 상기 증발기의 상류측에 배치된 제1팽창밸브, 및 상기 제1팽창밸브로 유입되는 냉매의 흐름을 차단 내지 해제하도록 개폐되는 개폐밸브에 유체적으로 연결된 냉매루프를 포함한 공조 서브시스템; 배터리 라디에이터, 배터리팩, 배터리 라디에이터를 우회함을 허용하는 배터리 바이패스도관에 유체적으로 연결된 배터리 냉각수루프와, 상기 배터리 바이패스도관에 설치된 쓰리웨이밸브와, 상기 배터리 냉각수루프를 따라 냉각수를 순환시키는 순환펌프를 포함한 배터리 냉각서브시스템; 상기 냉매루프로부터 분기된 분기도관 및 상기 배터리 냉각수루프 사이에서 열을 전달하도록 구성된 배터리칠러; 및 상기 분기도관 상에서 상기 배터리칠러의 상류측에 배치된 제2팽창밸브;를 포함한 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법으로, 차량의 승객실에 대한 난방이 요구되는 지를 판단하고, 난방이 요구될 때 제어기에 의해 상기 개폐밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 제2팽창밸브를 개방하고, 상기 개폐밸브의 폐쇄 및 상기 제2팽창밸브의 개방과 동시에 상기 배터리 냉각수루프 상에서 냉각수가 상기 배터리 라디에이터를 통해 순환하도록 상기 제어기에 의해 상기 쓰리웨이밸브의 스위칭작동을 제어할 수 있다.
상기 쓰리웨이밸브가 상기 배터리 바이패스도관을 폐쇄하도록 상기 쓰리웨이밸브의 스위칭작동을 제어할 수 있다.
상기 증발기를 통과하는 공기온도가 실내난방 목표온도 보다 크면 상기 압축기의 RPM을 증가시킬 수 있다.
상기 증발기를 통과하는 공기온도가 실내난방 목표온도 이하이면 상기 압축기의 RPM을 감소시킬 수 있다.
외기온도, 실내온도, 사용자에 의해 설정된 실내설정온도, 증발기를 통과한는 공기온도을 통해 승객실의 난방이 요구되는 것을 판단할 수 있다.
외기온도가 설정된 외기 기준온도보다 상대적으로 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다.
실내온도가 외기온도 보다 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다.
실내 설정온도가 실내온도 보다 높으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다.
증발기를 통과하는 공기온도가 기준 공기온도 보다 상대적으로 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 냉방만을 실행하도록 구성된 차량용 열관리시스템에 대해 난방작동을 위한 부품들을 추가적으로 장착할 필요없이(즉, 히트펌프시스템을 구현할 필요없이) 승객실의 난방작동을 효율적으로 제어함으로써 차량의 난방 시에 소비되는 전비(電比)를 대폭 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 승객실의 난방작동 시에 동일한 실내난방 목표온도에 도달할 때 PTC히터의 소모전력 및 압축기의 소모전력을 비교한 결과그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 승객실의 난방작동 시에 동일한 실내난방 목표온도에 도달할 때 PTC히터의 소모전력 및 압축기의 소모전력을 비교한 결과그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템은, 차량의 승객실의 공기를 가열 내지 냉각하는 공조 서브시스템(11, HVAC subsystem)과, 배터리팩(41)을 냉각하는 배터리 냉각서브시스템(12, battery cooling subsystem)과, 전기모터(51) 및 그와 관련된 전장부품(52)을 냉각하는 파워트레인 냉각서브시스템(13, power train cooling subsystem)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열관리시스템은 공조 서브시스템(11)의 냉매루프(21), 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리 냉각수루프(22), 및 파워트레인 냉각서브시스템(13)의 파워트레인 냉각수루프(23) 사이에서 열을 전달하도록 구성된 수냉식 열교환기(70)를 더 포함할 수 있다.
공조 서브시스템(11)은 냉매가 순환하는 냉매루프(21)를 포함할 수 있다. 냉매루프(21)는 증발기(31), 압축기(32), 내측 응축기(33, interior condenser), 외측 응축기(35, exterior condenser), 및 제1팽창밸브(15)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 냉매는 냉매루프(21)를 통해 증발기(31), 압축기(32), 내측 응축기(33), 외측 응축기(35), 제1팽창밸브(15)를 순차적으로 통과할 수 있다.
증발기(31)는 외측 응축기(35)에 의해 냉각된 냉매에 의해 공기를 냉각하도록 구성될 수 있다.
압축기(32)는 증발기(31)로부터 수용받은 냉매를 압축하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 압축기(32)는 전기에너지에 의해 구동하는 전동식 압축기일 수 있다.
내측 응축기(33)는 압축기(32)로부터 수용받은 냉매를 응축하도록 구성될 수 있고, 이에 내측 응축기(33)를 통과하는 공기는 내측 응축기(33)에 의해 가열될 수 있다.
외측 응축기(35)는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 외측 응축기(35)는 내측 응축기(33)로부터 수용받은 냉매를 응축하도록 구성될 수 있다. 특히 외측 응축기(35)가 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉매를 냉각함으로써 냉매는 응축될 수 있다.
제1팽창밸브(15)는 냉매루프(21) 상에서 외측 응축기(35) 및 증발기(31) 사이에 배치될 수 있다. 제1팽창밸브(15)가 증발기(31)의 상류측에 배치됨으로써 증발기(31)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 제1팽창밸브(15)는 외측 응축기(35)로부터 수용한 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다. 제1팽창밸브(15)는 냉매의 온도 및/또는 압력을 센싱하여 제1팽창밸브(15)의 개도를 조절하는 감온팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1팽창밸브(15)는 냉매가 제1팽창밸브(15)의 내부유로 흘러들어감을 선택적으로 차단할 수 있는 개폐밸브(15a)를 가진 감온팽창밸브일 수 있고, 개폐밸브(15a)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 제어기(100)가 개폐밸브(15a)를 제어함에 따라 개폐밸브(15a)는 개폐될 수 있고, 이에 개폐밸브(15a)는 제1팽창밸브(15)로 유입되는 냉매의 흐름을 차단(block) 내지 해제(unblock)할 수 있다. 개폐밸브(15a)가 개방됨에 따라 냉매가 제1팽창밸브(15)로 흘러들어감이 허용될 수 있고, 개폐밸브(15a)가 폐쇄되면 냉매가 제1팽창밸브(15)로 흘러들어감이 차단될 수 있다. 일 예에 따르면, 개폐밸브(15a)는 제1팽창밸브(15)의 밸브바디의 내부에 일체로 장착됨으로써 제1팽창밸브(15)의 내부유로를 개폐하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 개폐밸브(15a)는 제1팽창밸브(15)의 상류측에 배치됨으로써 제1팽창밸브(15)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.
개폐밸브(15a)가 폐쇄될 경우 제1팽창밸브(15)가 차단될 수 있고, 이에 냉매는 제1팽창밸브(15) 및 증발기(31) 측으로 유입되지 않고 배터리칠러(37) 측으로만 유입될 수 있다. 즉, 제1팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 폐쇄될 경우에는 공조 서브시스템(11)의 냉방이 실행되지 않는다.개폐밸브(15a)가 개방될 경우 냉매는 제1팽창밸브(15) 및 증발기(31) 측으로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 제1팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 개방될 경우에는 공조 서브시스템(11)의 냉방이 실행될 수 있다.
공조 서브시스템(11)은 차량의 승객실을 향해 공기를 토출하도록 구성된 공조덕트(30)를 포함할 수 있고, 증발기(31) 및 내측 응축기(33)는 공조덕트(30) 내에 위치할 수 있다. 에어믹싱도어(34a)가 증발기(31) 및 내측 응축기(33) 사이에 배치될 수 있고, PTC히터(34b, Positive Temperature Coefficient heater)가 내측 응축기(33)의 하류 측에 배치될 수 있다. PTC히터(34b)는 승객실의 난방 시에 보조적으로 작동함으로써 승객실 내로 송풍되는 공기의 온도를 상대적으로 상승시킬 수 있다.
공조 서브시스템(11)은 냉매루프(21) 상에서 증발기(31) 및 압축기(32) 사이에 배치된 어큐뮬레이터(38)를 더 포함할 수 있고, 어큐뮬레이터(38)는 증발기(31)의 하류 측에 위치할 수 있다. 어큐뮬레이터(38)는 증발기(31)로부터 수용받은 냉매에서 액상의 냉매를 분리함으로써 압축기(32) 내로 액상의 냉매가 유입됨을 방지하도록 구성될 수 있다.
공조 서브시스템(11)은 냉매루프(21)로부터 분기된 분기도관(36)을 더 포함할 수 있다. 분기도관(36)은 냉매루프(21) 상에서 제1팽창밸브(15)의 상류지점으로부터 분기되고 압축기(32)에 연결될 수 있다. 배터리칠러(37)가 분기도관(36)에 유체적으로 연결될 수 있으며, 배터리칠러(37)는 분기도관(36)을 통과하는 냉매 및 배터리 냉각수루프(22)를 통과하는 냉각수 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 배터리칠러(37)는 분기도관(36)에 유체적으로 연결된 제1통로(37a) 및 배터리 냉각수루프(22)에 유체적으로 연결된 제2통로(37b)를 포함할 수 있고, 제1통로(37a) 및 제2통로(37b)는 배터리칠러(37) 내에서 서로 인접하거나 접촉하도록 배치될 수 있으며, 제1통로(37a)는 제2통로(37b)에 대해 유체적으로 분리될 수 있다. 이에, 배터리칠러(37)는 제2통로(37b)를 통과하는 냉각수 및 제1통로(37a)를 통과하는 냉매 사이에서 열을 전달할 수 있다. 분기도관(36)은 어큐뮬레이터(38)에 유체적으로 연결될 수 있고, 분기도관(36)을 통과하는 냉매가 어큐뮬레이터(38)에 수용될 수 있다.
제2팽창밸브(16)는 분기도관(36) 상에서 배터리칠러(37)의 상류 측에 배치될 수 있다. 제2팽창밸브(16)는 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 제2팽창밸브(16)는 외측 응축기(35)로부터 수용한 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.
일 예에 따르면, 제2팽창밸브(16)는 구동모터(16a)를 가진 전자팽창밸브(EXV, electronic expansion valve)일 수 있다. 구동모터(16a)는 제2팽창밸브(16)의 밸브바디 내에서 한정된 내부유로를 개폐하도록 이동하는 샤프트를 가질 수 있고, 샤프트의 위치는 구동모터(16a)의 회전방향 및 회전정도 등에 따라 가변될 수 있으며, 이에 의해 제2팽창밸브(16)의 내부유로에 대한 개도가 가변될 수 있다. 제어기(100)는 구동모터(16a)의 작동을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어기(100)는 FATC(Full Automatic Temperature Control System)일 수 있다.
제2팽창밸브(16)의 개도가 가변됨에 따라 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 예컨대, 제2팽창밸브(16)의 개도가 기준개도 보다 커질 경우 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량이 기준유량 보다 상대적으로 증가할 수 있고, 제2팽창밸브(16)의 개도가 기준 개도 보다 작을 경우 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량이 기준유량과 유사해지거나 기준유량 보다 상대적으로 감소할 수 있다. 여기서, 기준개도는 목표 증발기온도를 유지할 수 있는 제2팽창밸브(16)의 개도일 수 있다. 기준유량은 제2팽창밸브(16)가 기준개도로 개방될 경우 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량일 수 있다. 이에, 제2팽창밸브(16)가 기준개도로 개방될 경우 냉매는 그에 대응하는 기준유량으로 배터리칠러(37)로 유입될 수 있다.
제1팽창밸브(15)의 개도 및 제2팽창밸브(16)의 개도가 제어기(100)에 의해 조절됨에 따라, 냉매는 증발기(31) 및 배터리칠러(37) 측으로 일정 비율로 분배될 수 있고, 이를 통해 공조 서브시스템(11)의 냉방 및 배터리칠러(37)의 냉각이 동시에 또는 선택적으로 실행될 수 있다.
공조 서브시스템(11)은 분기도관(36)에 유체적으로 연결된 냉매 바이패스도관(39)을 더 포함할 수 있다. 냉매 바이패스도관(39)은 분기도관(36)과 냉매루프(21)를 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 냉매 바이패스도관(39)의 일단은 분기도관(36) 상에서 배터리칠러(37) 및 어큐뮬레이터(38) 사이의 지점에 연결될 수 있고, 냉매 바이패스도관(39)의 타단은 냉매루프(21) 상에서 외측 응축기(35) 및 수냉식 열교환기(70) 사이의 지점에 연결될 수 있다. 쓰리웨이밸브(61)가 냉매 바이패스도관(39) 및 냉매루프(21) 사이의 합류지점에 배치될 수 있다.
상술한 제어기(100)는 공조 서브시스템(11)의 제1팽창밸브(15), 제2팽창밸브(16), 압축기(32) 등의 개별적인 작동을 제어하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 공조 서브시스템(11)은 제어기(100)에 의해 그 전체적인 작동이 제어될 수 있다.
배터리 냉각서브시스템(12)은 냉각수가 순환하는 배터리 냉각수루프(22)를 포함할 수 있다. 배터리 냉각수루프(22)는 배터리팩(41), 히터(42), 배터리칠러(37), 제2순환펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 제1순환펌프(44)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 냉각수는 배터리 냉각수루프(22)를 통해 배터리팩(41), 히터(42), 배터리칠러(37), 제2순환펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 수냉식 열교환기(70), 및 제1순환펌프(44)를 순차적으로 흐를 수 있다.
배터리팩(41)은 그 내부 또는 외부에 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 배터리 냉각수루프(22)가 배터리팩(41)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다.
히터(42)는 배터리칠러(37) 및 배터리팩(41) 사이에 배치될 수 있고, 히터(42)는 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 냉각수를 가열함으로써 냉각수를 워밍업할 수 있다. 일 예에 따르면, 히터(42)는 고온의 유체와 열교환에 의해 냉각수를 가열하는 수가열식 히터일 수 있다. 다른 예에 따르면, 히터(42)는 전기 히터일 수 있다.
배터리 라디에이터(43)는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 배터리 라디에이터(43)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 배터리 라디에이터(43)는 외측 응축기(35)에 인접할 수 있다.
제1순환펌프(44)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리 라디에이터(43) 및 배터리팩(41) 사이에 배치될 수 있고, 제1순환펌프(44)는 배터리 냉각수루프(22)를 따라 냉각수를 순환시키도록 구성될 수 있다.
제2순환펌프(45)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리 라디에이터(43) 및 배터리칠러(37) 사이에 배치될 수 있고, 제2순환펌프(45)는 배터리 냉각수루프(22)를 따라 냉각수를 순환시키도록 구성될 수 있다.
리저버탱크(48)는 배터리 라디에이터(43)의 출구 및 제1순환펌프(44)의 입구 사이에 배치될 수 있다.
배터리 냉각서브시스템(12)은 냉각수가 배터리 라디에이터(43)를 우회함을 허용하도록 구성된 제1배터리 바이패스도관(46)을 더 포함할 수 있다. 제1배터리 바이패스도관(46)은 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리 라디에이터(43)의 하류지점과 배터리 라디에이터(43)의 상류지점을 직접적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
제1배터리 바이패스도관(46)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37) 및 배터리 라디에이터(43)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37) 및 제2순환펌프(45)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다.
제1배터리 바이패스도관(46)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37) 및 배터리 라디에이터(43)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1배터리 바이패스도관(46)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1순환펌프(44)의 입구 및 리저버탱크(48)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다.
냉각수가 배터리칠러(37)의 하류 측으로부터 제1배터리 바이패스도관(46)을 통해 제1순환펌프(44)의 상류 측으로 흘러감으로써 냉각수는 제2순환펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 수냉식 열교환기(70)를 우회할 수 있고, 이에 제1배터리 바이패스도관(46)을 통과하는 냉각수는 제1순환펌프(44)에 의해 배터리팩(41), 히터(42), 배터리칠러(37) 순으로 순차적으로 흐를 수 있다.
배터리 냉각서브시스템(12)은 냉각수가 배터리팩(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 우회함을 허용하도록 구성된 제2배터리 바이패스도관(47)을 더 포함할 수 있다. 제2배터리 바이패스도관(47)은 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리칠러(37)의 하류지점과 배터리팩(41)의 상류지점을 직접적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
제2배터리 바이패스도관(47)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 출구 및 배터리 라디에이터(43)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2배터리 바이패스도관(47)의 입구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 출구 및 리저버탱크(48)의 출구 사이의 지점에 연결될 수 있다.
제2배터리 바이패스도관(47)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구 및 배터리 라디에이터(430의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2배터리 바이패스도관(47)의 출구는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구 및 제2순환펌프(45)의 입구 사이의 지점에 연결될 수 있다.
냉각수가 배터리 라디에이터(43)의 하류 측으로부터 제2배터리 바이패스도관(47)을 통해 제2순환펌프(45)의 상류 측으로 흘러감으로써 냉각수는 배터리팩(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 우회할 수 있고, 이에 제2배터리 바이패스도관(47)을 통과하는 냉각수는 제2순환펌프(45)에 의해 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 수냉식 열교환기(70) 순으로 순차적으로 흐를 수 있다.
제1배터리 바이패스도관(46) 및 제2배터리 바이패스도관(47)은 서로 간에 평행할 수 있다.
배터리 냉각서브시스템(12)은 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구에 배치된 쓰리웨이밸브(61)를 더 포함할 수 있다. 즉, 쓰리웨이밸브(61)는 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구 및 배터리 냉각수루프(22) 사이의 합류지점에 배치될 수 있다. 제1순환펌프(44) 및 제2순환펌프(45)는 쓰리웨이밸브(61)의 스위칭작동에 따라 선택적으로 작동할 수 있다. 예컨대, 쓰리웨이밸브(61)가 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구를 개방할 경우 일부의 냉각수는 제1배터리 바이패스도관(46)을 통해 흐름으로써 배터리 라디에이터(43)를 우회할 수 있고, 나머지의 냉각수는 제2배터리 바이패스도관(47)을 통해 흐름으로써 배터리팩(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 우회할 수 있다. 쓰리웨이밸브(61)가 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구를 폐쇄할 경우 냉각수는 제1배터리 바이패스도관(46) 및 제2배터리 바이패스도관(47)을 통과하지 않는다. 즉, 냉각수는 쓰리웨이밸브(61)의 스위칭작동에 의해 제1배터리 바이패스도관(46) 및 제2배터리 바이패스도관(47)을 통과하거나 통과하지 않는다. 제1배터리 바이패스도관(46)을 통과하는 냉각수는 제2순환펌프(45), 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 수냉식 열교환기(70)를 우회하고 냉각수는 제1순환펌프(44)에 의해 배터리팩(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37) 순으로 통과할 수 있다. 제2배터리 바이패스도관(47)을 통과하는 냉각수는 제1순환펌프(44), 배터리팩(41), 히터(42), 및 배터리칠러(37)를 우회하고 냉각수는 제2순환펌프(45)에 의해 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 및 수냉식 열교환기(70) 순으로 통과할 수 있다.
배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리 관리시스템(110, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 배터리 관리시스템(110)은 배터리팩(41)의 상태를 모니터링하고, 배터리팩(41)의 온도가 설정온도 이상으로 높아질 경우 배터리팩(41)의 냉각을 실행하도록 구성될 수 있다. 배터리 관리시스템(110)은 제어기(100)에 대해 배터리팩(41)의 냉각작동을 지시하는 명령을 전송할 수 있고, 이에 제어기(100)는 압축기(32)의 작동 및 제2팽창밸브(16)의 개방을 제어할 수 있다. 배터리팩(41)의 냉각작동 도중에 공조 서브시스템(11)의 작동이 필요하지 않은 경우에는 제어기(100)는 제1팽창밸브(15)의 폐쇄를 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라 냉각수가 배터리 라디에이터(43)를 우회하고 배터리팩(41) 및 배터리칠러(37)를 순환하도록 배터리 관리시스템(110)은 제1순환펌프(44)의 작동 및 제2쓰리웨이밸브(62)의 스위칭작동을 제어할 수 있다.
파워트레인 냉각서브시스템(13)은 냉각수가 순환하는 파워트레인 냉각수루프(23)를 포함할 수 있다. 파워트레인 냉각수루프(23)는 전기모터(51a, 51b), 전장부품(52a, 52b, 52c), 파워트레인 라디에이터(53), 제3순환펌프(54), 리저버탱크(56)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 냉각수는 파워트레인 냉각수루프(23)를 통해 복수의 전기모터(51a, 51b), 복수의 전장부품(52a, 52b, 52c), 제3순환펌프(54), 리저버탱크(56), 파워트레인 라디에이터(53) 순으로 흐를 수 있다.
전기모터(51a, 51b)는 전륜측 전기모터(51a), 후륜측 전기모터(51b) 등일 수 있다. 각 전기모터(51a, 51b)는 그 내부 또는 외부에 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 파워트레인 냉각수루프(23)는 전기모터(51a, 51b)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다.
전장부품(52a, 52b, 52c)은 전륜측 인버터(52a), 후륜측 인버터(52b), OBC/LDC(52c) 등과 같은 전기모터(51)의 구동 등과 관련된 하나 이상의 전장부품일 수 있다. 각 전장부품(52a, 52b, 52c)은 그 내부 또는 외부에 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 파워트레인 냉각수루프(23)는 전장부품(52a, 52b, 52c)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다.
파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 파워트레인 라디에이터(53)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 외측 응축기(35), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방 측에 서로 인접하게 배치될 수 있고, 냉각팬은 외측 응축기(35), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)의 후방 측에 배치될 수 있다.
제3순환펌프(54)는 전기모터(51) 및 전장부품(52)의 상류 측에 배치될 수 있고, 제3순환펌프(54)는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 냉각수를 순환시키도록 구성될 수 있다. 제3순환펌프(54)의 작동은 제어기(100)에 의해 제어될 수 있다.
리저버탱크(56)가 파워트레인 라디에이터(53)의 하류 측에 배치될 수 있다. 특히, 리저버탱크(56)는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53) 및 제3순환펌프(54) 사이에 배치될 수 있다.
수냉식 열교환기(70)는 공조 서브시스템(11)의 난방 작동 시에 파워트레인 냉각서브시스템(13)의 전기모터(51a, 51b) 및 전장부품(52a, 52b, 52c)의 폐열을 공조 서브시스템(11) 및/또는 배터리 냉각서브시스템(12)으로 회수하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 수냉식 열교환기(70)는 파워트레인 냉각수루프(23)와 유체적으로 연결된 제1통로(71)와, 배터리 냉각수루프(22)와 유체적으로 연결된 제2통로(72)와, 냉매루프(21)와 유체적으로 연결된 제3통로(73)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템은 차량의 외기 온도를 측정하는 외기온센서(81)와, 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수온센서(82)와, 저압측 냉매의 압력 및 온도를 측정하는 냉매 압력/온도센서(83)와, 증발기(31)에 인접하게 설치된 증발기 온도센서(84)와, 승객실의 실내온도를 측정하는 실내온센서(85)를 포함할 수 있다.
외기온센서(81)는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치됨으로써 차량의 외기온도를 측정할 수 있고, 외기온센서(81)에 의해 측정된 외기온도는 공조 서브시스템(11) 및 배터리 냉각서브시스템(12)의 최적 제어에 활용될 수 있다.
냉각수온센서(82)는 배터리 냉각수루프(22) 상에 설치되고, 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 냉각수의 온도를 측정할 수 있다. 냉각수온센서(82)에 의해 측정된 냉각수의 온도는 공조 서브시스템(11) 및 배터리 냉각서브시스템(12)의 최적 제어에 활용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 냉각수온센서(82)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리 라디에이터(43)의 하류 측에 위치할 수 있다. 도 1에서는 냉각수온센서(82)는 배터리 라디에이터(43)의 출구 및 제2순환펌프(45)의 입구 사이에 위치할 수 있다.
냉매 압력/온도센서(83)는 배터리칠러(37)의 하류측에 설치되고, 제2팽창밸브(16)에 의해 팽창한 저압냉매의 압력 및 온도를 측정할 수 있다. 냉매 압력/온도센서(83)에 의해 측정된 냉매의 압력 및 온도는 공조 서브시스템(11) 및 배터리 냉각서브시스템(12)의 최적 제어에 활용될 수 있다.
증발기 온도센서(84)는 증발기(31)의 외면 또는 증발기(31)의 주변에 인접하게 설치될 수 있고, 증발기 온도센서(84)는 증발기(31)의 온도 및 증발기(31)를 통과하는 공기의 온도를 측정할 수 있다. 증발기 온도센서(84)에 의해 측정된 증발기(31) 및/또는 증발기(31)를 통과하는 공기의 온도는 공조 서브시스템(11) 및 배터리 냉각서브시스템(12)의 최적 제어에 활용될 수 있다.
실내온센서(85)는 승객실 내에 설치될 수 있고, 실내온센서(85)는 승객실의 실내온도를 측정할 수 있다. 실내온센서(85)에 의해 측정된 실내온도는 공조 서브시스템(11) 및 배터리 냉각서브시스템(12)의 최적 제어에 활용될 수 있다.
제어기(100)는 외기온센서(81), 냉각수온센서(82), 냉매 압력/온도센서(83), 증발기 온도센서(84), 실내온센서(85) 등을 이용하여 공조 서브시스템(11), 배터리 냉각서브시스템(12), 및 파워트레인 냉각서브시스템(13)의 작동을 적절히 제어할 수 있다.
차량용 열관리시스템의 공조 서브시스템(11)의 냉매 흐름방향을 전환함으로써 승객실의 난방을 실행할 수 있다. 즉, 냉방 및 난방을 선택적으로 실행하기 위하여 차량용 열관리시스템은 히트펌프시스템으로 구성될 필요가 있다. 하지만, 도 1의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템은 히트펌프시스템을 구성하기 위한 다양한 부품들이 생략되어 있다. 예컨대, 승객실의 난방작동을 위하여 수냉식 열교환기에 인접한 팽창밸브, 냉각수의 흐름방향을 전환하기 위한 복수의 바이패스도관 및 쓰리웨이밸브 등이 추가적으로 요구된다. 즉, 도 1의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템의 공조 서브시스템(11)은 승객실의 난방작동을 실행하기 위한 다양한 부품들이 생략된 것으로, 승객실의 냉방작동만을 실행하는 에어커니셔닝시스템으로 구성되어 있다.
이에 따라, 본 발명은 냉방만을 실행하도록 구성된 차량용 열관리시스템에서 난방작동을 위한 부품들을 추가적으로 장착할 필요없이(즉, 히트펌프시스템을 구현할 필요없이) 승객실의 난방작동을 효율적으로 제어함으로써 차량의 난방 시에 소비되는 전비(電比)를 대폭 개선할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법을 도시한 순서도이다.
제어기(100)는 탑승자가 승객실에 대한 난방이 요구하는 지의 여부를 판단한다(S1). 제어기(100)는 외기온센서(81)에 의해 측정된 외기온도, 실내온센서(85)에 의해 측정된 실내온도, 사용자에 의해 설정된 실내설정온도, 증발기 온도센서(84)에 의해 측정된 증발기를 통과한 공기온도 등을 통해 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단한다. 일 예에 따르면, 제어기(100)는 외기온도가 설정된 외기 기준온도보다 상대적으로 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다. 다른 예에 따르면, 제어기(100)는 실내온도가 외기온도 보다 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 제어기(100)는 실내 설정온도가 실내온도 보다 높으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 제어기(100)는 증발기를 통과하는 공기온도(T)가 기준 공기온도 보다 상대적으로 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단할 수 있다.
승객실의 난방이 요구되면 제어기(100)는 개폐밸브(15a)를 폐쇄하고, 제2팽창밸브(16)를 개방하도록 제어한다(S2). 개폐밸브(15a)가 폐쇄되고 제2팽창밸브(16)가 개방되면 냉매는 제1팽창밸브(15) 및 증발기(31)로 유입되지 않고, 분기도관(36)을 거쳐 제2팽창밸브(16) 및 배터리칠러(37)의 제1통로(37a)로만 유입될 수 있다. 이에, 냉매는 배터리칠러(37)의 제1통로(37a)를 통과하면서 제2통로(37b)를 통과하는 냉각수로부터 열을 전달받아 증발(기화)할 수 있다. 즉, 공조 서브시스템(11)의 냉매루프(21) 상에서 배터리칠러(37)만이 증발기 기능을 실행할 수 있다. 배터리칠러(37)의 제1통로(37a)로부터 흘러나온 냉매는 압축기(32), 내측 응축기(33), 외측 응축기(35) 순으로 순환한 후에 제2팽창밸브(16)에 의해 교축된 이후에 다시 배터리칠러(37)의 제1통로(37a)로 유입될 수 있다. 즉, 냉매는 배터리칠러(37)에 의해 증발되고, 압축기(32)에 의해 압축되며, 내측 응축기(33) 및 외측 응축기(35)에 의해 응축되고, 제2팽창밸브(16)에 의해 교축 및 팽창될 수 있다. 이때, 냉매가 내측 응축기(33)를 통과하는 냉매는 공조덕트(30)를 통해 실내로 흘러들어가는 공기에 열을 방출함으로써 공기가 가열될 수 있고, 이에 가열된 공기가 승객실 내로 토출될 수 있다. 즉, 내측 응축기(33)는 히터코어 역할을 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 개폐밸브(15a)의 폐쇄 및 제2팽창밸브(16)의 개방과 동시에, 제어기(100)는 배터리 냉각서브시스템(12)의 제1배터리 바이패스도관(46)의 입구를 폐쇄하도록 쓰리웨이밸브(61)의 스위칭작동을 제어할 수 있다. 이에, 배터리칠러(37)의 제2통로(37b)로부터 흘러나온 냉각수는 제1배터리 바이패스도관(46) 및 제2배터리 바이패스도관(47)을 통과하지 않고 배터리 라디에이터(43)를 통과함으로써 배터리 냉각수루프(22)를 전체적으로 순환할 수 있다. 냉각수가 배터리 라디에이터(43)를 통과할 때 외기로부터 흡열할 수 있으므로 냉각수의 온도는 상대적으로 상승할 수 있다. 이때, 제어기(100)는 제1순환펌프(44) 및 제2순환펌프(45) 중에서 적어도 하나의 순환펌프가 일정 RPM으로 구동하도록 제어할 수 있다. 특히, 제어기(100)는 외기온도 및 냉각수온도 사이의 차이값을 확인하여 순환펌프(44, 45)를 적정 수준으로 제어할 수 있다.
배터리 라디에이터(43)의 출구로부터 흘러나온 냉각수는 리저버탱크(48)를 거쳐 배터리팩(41)의 냉각수통로를 통과할 때, 냉각수가 배터리팩(41)으로부터 열을 흡열하므로 냉각수의 온도가 상대적으로 상승할 수 있다. 배터리 라디에이터(43) 및 배터리팩(41)에 의해 상대적으로 온도가 상승한 냉각수는 배터리칠러(37)의 제1통로(37a)를 통과할 수 있고, 상대적인 고온의 냉각수는 배터리칠러(37)의 제2통로(37b)를 통과하는 상대적인 저온의 냉매를 가열할 수 있고, 이에 냉매는 배터리칠러(37)의 제2통로(37b)를 통과하면서 증발(기화)할 수 있고, 특히 배터리칠러(37)의 제2통로(37b)를 통과하는 냉매는 배터리 라디에이터(43)에 의해 흡열된 냉각수에 의해 충분한 과열도(superheat)를 얻을 수 있다.
개폐밸브(15a)의 폐쇄 및 제2팽창밸브(16)의 개방 이후에, 제어기(100)는 증발기를 통과하는 공기온도(T)가 실내난방 목표온도(T1) 보다 작은지를 판단한다(S3).
증발기를 통과하는 공기온도(T)가 실내난방 목표온도(T1) 보다 작으면 제어기(100)는 압축기(32)의 RPM을 일정단위로 증가시키도록 제어한다(S4). 압축기(32)의 RPM이 증가함에 따라 내측 응축기(33)로 유입되는 냉매의 온도가 더욱 상승할 수 있고, 이에 PTC히터(34b)의 사용비율을 줄임으로써 전체 소모전력을 절감할 수 있다.
증발기를 통과하는 공기온도(T)가 실내난방 목표온도(T1) 이상이면 제어기(100)는 압축기(32)의 RPM을 일정단위로 감소시키도록 제어한다(S5). 압축기(32)의 RPM이 감소함에 따라 내측 응축기(33)로 유입되는 냉매의 온도가 상대적으로 감소할 수 있다.
한편, 필요에 따라 제어기(100)는 PTC히터(34b)의 작동을 선택적으로 제어할 수 있다.
표 1 및 도 3은 외기온도가 10℃이고, 차속이 80KPH인 조건에서 승객실의 난방작동 시에 동일한 실내난방 목표온도에 도달할 때 PTC히터(34b)의 소비전력 및 압축기(32)의 소비전력을 비교한 결과이다.
비교예는 PTC히터(34b)만으로 승객실을 난방하는 실험조건이고, 본 발명의 제1, 제2, 제3실시예는 압축기(32)를 이용하여 승객실을 난방하는 실험조건이다. 본 발명의 제1실시예는 PTC히터(34b)의 소모전력이 압축기(32)의 소모전력 보다 상대적으로 큰 경우이고, 본 발명의 제2실시예는 PTC히터(34b)의 소모전력이 압축기(32)의 소모전력 보다 상대적으로 작은 경우이고, 본 발명의 제3실시예는 PTC히터(34b)를 사용하지 않고 압축기(32)만에 의해 승객실의 난방을 실행하는 경우이다.
아래의 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예에 따르면 PTC히터(34b)의 소모전력 1100W이다. 본 발명의 제1실시예에 따르면 PTC히터(34b)의 소모전력이 680W이고 압축기(32)의 소모전력이 260W이며, 총 소모전력은 940W이다. 본 발명의 제2실시예에 따르면 PTC히터(34b)의 소모전력이 300W이고 압축기(32)의 소모전력이 520W이며, 총 소모전력은 820W이다. 본 발명의 제3실시예에 따르면 PTC히터(34b)의 소모전력이 0KW이고 압축기(32)의 소모전력이 780W이며, 총 소모전력은 780W이다. 본 발명의 제1실시예에 따르면 160KW가 절약될 수 있고, 본 발명의 제2실시예에 따르면 280KW가 절약될 수 있으며, 본 발명의 제3실시예에 따르면 320W가 절약될 수 있다.
| 비교예 | 제1실시예 | 제2실시예 | 제3실시예 | |
| PTC 소모전력 | 1100W | 680W | 300W | 0W |
| 압축기 소모전력 | 0W | 260W | 520W | 780W |
| 총 소모전력 | 1100W | 940W | 820W | 780W |
이와 같이, 본 발명은 압축기(32)의 적절한 RPM제어, 개폐밸브(15a)의 폐쇄, 배터리 라디에이터(43)에 의한 외기로부터 흡열한 냉각수 등을 통해 PTC히터(34b)의 소모전력을 최소화하면서 승객실의 난방을 효율적으로 달성할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11: 공조 서브시스템
12: 배터리 냉각서브시스템
13: 파워트레인 냉각서브시스템 15: 제1팽창밸브
16: 제2팽창밸브 21: 냉매루프
22: 배터리 냉각수루프 23: 파워트레인 냉각수루프
30: 공조덕트 31: 증발기
32: 압축기 33: 내측 응축기
35: 외측 응축기 36: 분기도관
37: 배터리칠러 41: 배터리팩
42: 히터 43: 배터리 라디에이터
44: 제1순환펌프 45: 제2순환펌프
46: 제1배터리 바이패스도관 47: 제2배터리 바이패스도관
48: 리저버탱크 51a, 51b: 전기모터
52a, 52b, 52c: 전장부품 53: 파워트레인 라디에이터
54: 제3순환펌프 56: 리저버탱크
61: 쓰리웨이밸브 70: 수냉식 열교환기
81: 외기온센서 82: 냉각수온센서
83: 냉매 온도/압력센서 84: 증발기 온도센서
85: 실내온센서
13: 파워트레인 냉각서브시스템 15: 제1팽창밸브
16: 제2팽창밸브 21: 냉매루프
22: 배터리 냉각수루프 23: 파워트레인 냉각수루프
30: 공조덕트 31: 증발기
32: 압축기 33: 내측 응축기
35: 외측 응축기 36: 분기도관
37: 배터리칠러 41: 배터리팩
42: 히터 43: 배터리 라디에이터
44: 제1순환펌프 45: 제2순환펌프
46: 제1배터리 바이패스도관 47: 제2배터리 바이패스도관
48: 리저버탱크 51a, 51b: 전기모터
52a, 52b, 52c: 전장부품 53: 파워트레인 라디에이터
54: 제3순환펌프 56: 리저버탱크
61: 쓰리웨이밸브 70: 수냉식 열교환기
81: 외기온센서 82: 냉각수온센서
83: 냉매 온도/압력센서 84: 증발기 온도센서
85: 실내온센서
Claims (9)
- 증발기, 압축기, 내측 응축기, 외측 응축기, 상기 증발기의 상류측에 배치된 제1팽창밸브, 및 상기 제1팽창밸브로 유입되는 냉매의 흐름을 차단 내지 해제하도록 개폐되는 개폐밸브에 유체적으로 연결된 냉매루프를 포함한 공조 서브시스템; 배터리 라디에이터, 배터리팩, 배터리 라디에이터를 우회함을 허용하는 배터리 바이패스도관에 유체적으로 연결된 배터리 냉각수루프와, 상기 배터리 바이패스도관에 설치된 쓰리웨이밸브와, 상기 배터리 냉각수루프를 따라 냉각수를 순환시키는 순환펌프를 포함한 배터리 냉각서브시스템; 상기 냉매루프로부터 분기된 분기도관 및 상기 배터리 냉각수루프 사이에서 열을 전달하도록 구성된 배터리칠러; 및 상기 분기도관 상에서 상기 배터리칠러의 상류측에 배치된 제2팽창밸브;를 포함한 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법으로,
차량의 승객실에 대한 난방이 요구되는 지를 판단하고,
난방이 요구될 때, 제어기에 의해 상기 개폐밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 제2팽창밸브를 개방하고,
상기 개폐밸브의 폐쇄 및 상기 제2팽창밸브의 개방과 동시에, 상기 배터리 냉각수루프 상에서 냉각수가 상기 배터리 라디에이터를 통해 순환하도록 상기 제어기에 의해 상기 쓰리웨이밸브의 스위칭작동을 제어하는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 쓰리웨이밸브가 상기 배터리 바이패스도관을 폐쇄하도록 상기 쓰리웨이밸브의 스위칭작동을 제어하는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 증발기를 통과하는 공기온도가 실내난방 목표온도 보다 크면 상기 압축기의 RPM을 증가시키는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 증발기를 통과하는 공기온도가 실내난방 목표온도 이하이면 상기 압축기의 RPM을 감소시키는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
외기온도, 실내온도, 사용자에 의해 설정된 실내설정온도, 증발기를 통과한는 공기온도을 통해 승객실의 난방이 요구되는 것을 판단하는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
외기온도가 설정된 외기 기준온도보다 상대적으로 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단하는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
실내온도가 외기온도 보다 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단하는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
실내 설정온도가 실내온도 보다 높으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단하는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
증발기를 통과하는 공기온도가 기준 공기온도 보다 상대적으로 낮으면 승객실의 난방이 요구되는 것으로 판단하는 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법.
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| KR1020210026951A KR20220122391A (ko) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | 차량용 열관리시스템의 난방 제어방법 |
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| CN116278612A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-06-23 | 安徽理工大学 | 一种带有除霜功能的纯电动汽车热泵型一体化热管理系统 |
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2021
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| CN116278612B (zh) * | 2023-03-30 | 2024-03-12 | 安徽理工大学 | 一种带有除霜功能的纯电动汽车热泵型一体化热管理系统 |
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