KR20230090755A - 차량의 통합 열관리 시스템 - Google Patents

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오만주
이상신
성원석
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현대자동차주식회사
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Abstract

압축기에서 토출된 냉매가 실내컨덴서, 외부컨덴서 및 증발기 순으로 유동되어 다시 압축기로 순환되도록 연장된 냉매유동라인; 냉매유동라인으로부터 압축기의 하류 지점, 실내컨덴서의 하류 지점 또는 외부컨덴서의 하류 지점에서 분기되며, 분기되어 유동되는 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 배터리칠러 및 전장칠러를 바이패스한 이후에, 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 합류되는 냉매칠러라인; 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리라디에이터 또는 배터리칠러를 통과하면서 순환하도록 연장된 배터리냉각라인; 및 전장부품을 통과하여 배출된 냉각수가 전장라디에이터 또는 전장칠러를 통과하면서 순환하도록 연장된 전장냉각라인;을 포함하는 차량의 통합 열관리 시스템이 소개된다.

Description

차량의 통합 열관리 시스템 {INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 배터리칠러 및 전장칠러가 각각 구비되어 차량의 열관리모드에 따라 히트펌프를 통한 냉방, 난방 및 배터리 승온 등이 독립적으로 수행될 수 있는 차량의 통합 열관리 시스템에 관한 것이다.
최근 친환경 자동차 보급 확대 정책과 고연비 차량 선호가 맞물려 국내 친환경차 등록대수가 증가하고 있는 추세이다. 친환경 자동차인 전기 자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고 전기 배터리와 전기 모터를 사용하여 운행하는 자동차이다. 전기 자동차는 배터리에 축적된 전기로 모터가 회전하며 자동차를 구동시키는 시스템을 가지고 있어 유해물질의 배출이 없고 소음이 작으며 에너지 효율이 높은 장점이 있다.
기존의 엔진 동력을 사용하는 자동차의 경우 엔진의 폐열을 이용하여 차내 난방 시스템을 가동하였으나, 전기 자동차는 엔진이 없으므로 전기를 사용하여 히터를 가동하는 시스템을 가지고 있다. 따라서 전기 자동차는 난방 시 주행거리가 크게 감소하는 문제점이 있다.
또한, 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다. 그러나 구동 중 발생하는 열과 외부의 온도변화에 의해 최적의 온도환경에서 사용하기 어려운 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전기자동차의 공조 시스템과 열관리 시스템을 유기적으로 결합하는 방안이 활발하게 논의되고 있는 실정이다.
한편, 전자구동부 및 배터리와 열교환되는 통합칠러를 사용하는 종래의 열관리 회로를 이용하는 경우 부품 수가 감소됨으로써 원가 절감의 효과는 가지나, 겨울철 배터리를 승온하는 상태에서는 냉매의 히트펌프를 사용할 수 없어 PTC 히터만을 이용하여 실내를 난방함으로써 전비에 불리한 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2019-0124032 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배터리칠러 및 전장칠러를 분리하여 각각 구비함으로써 배터리 승온시에도 히트펌프를 통한 실내 난방이 가능한 차량의 통합 열관리 시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은, 압축기에서 토출된 냉매가 실내컨덴서, 외부컨덴서 및 증발기 순으로 유동되어 다시 압축기로 순환되도록 연장된 냉매유동라인; 냉매유동라인으로부터 압축기의 하류 지점, 실내컨덴서의 하류 지점 또는 외부컨덴서의 하류 지점에서 분기되며, 분기되어 유동되는 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 배터리칠러 및 전장칠러를 바이패스한 이후에, 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 합류되는 냉매칠러라인; 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리라디에이터 또는 배터리칠러를 통과하면서 순환하도록 연장된 배터리냉각라인; 및 전장부품을 통과하여 배출된 냉각수가 전장라디에이터 또는 전장칠러를 통과하면서 순환하도록 연장된 전장냉각라인;을 포함한다.
냉매유동라인에는, 외부컨덴서의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제1팽창밸브 및 증발기의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제2팽창밸브가 구비되고, 냉매칠러라인에는, 배터리칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제3팽창밸브 및 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제4팽창밸브가 구비될 수 있다.
냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 압축기의 하류 지점, 실내컨덴서의 하류 지점, 또는 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고, 압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
제어기는, 배터리 승온 모드에서, 배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점 또는 압축기의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어할 수 있다.
제어기는, 냉매유동라인의 증발기 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 실내 공기로부터 흡열하거나, 냉매유동라인의 외부컨덴서 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열하거나, 또는 냉매칠러라인의 전장칠러 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수할 수 있다.
제어기는, 전장 폐열 흡수 난방 모드에서, 전장냉각라인에서 전장부품을 통과하여 배출된 냉각수가 전장칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점 또는 외부컨덴서의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며, 냉매칠러라인에서 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수할 수 있다.
제어기는, 외기 흡열 난방 모드에서, 냉매유동라인의 냉매가 외부컨덴서의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 바이패스하여 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며, 냉매칠러라인에서 외부컨덴서의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열할 수 있다.
제어기는, 배터리 폐열 흡수 난방 모드에서, 배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점 또는 외부컨덴서의 하류 지점을 통해 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며, 냉매칠러라인에서 배터리칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 배터리의 폐열을 흡수할 수 있다.
냉매칠러라인은, 냉매유동라인으로부터 실내컨덴서의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기되며, 분기된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서가 배터리칠러 및 전장칠러와 직렬로 연결될 수 있다.
냉매칠러라인은, 냉매유동라인으로부터 압축기의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기되며, 분기된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서가 배터리칠러 및 전장칠러와 병렬로 연결될 수 있다.
냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 압축기의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고, 압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함하며, 제어기는, 배터리 승온 모드에서, 배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인의 냉매가 압축기의 하류 지점에서 실내컨덴서를 바이패스하여 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어할 수 있다.
냉매칠러라인은, 냉매유동라인으로부터 압축기의 하류 지점, 실내컨덴서의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기되며, 압축기의 하류 지점 및 실내컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기된 냉매는 직병렬밸브를 통해 선택적으로 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서가 배터리칠러 및 전장칠러와 선택적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 직병렬밸브 및 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고, 압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함하며, 제어기는, 배터리 폐열 흡수 난방 모드에서, 배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되도록 직병렬밸브를 제어하고, 직병렬밸브를 통해 유입된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며, 냉매칠러라인에서 배터리칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 배터리의 폐열을 흡수할 수 있다.
제어기는, 냉매유동라인의 압축기에서 토출된 냉매를 실내컨덴서, 외부컨덴서 및 증발기로 순차적으로 유동시키고, 냉매유동라인에서 외부컨덴서의 상류 지점 또는 증발기의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열하거나 또는 실내 공기로부터 흡열할 수 있다.
냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 직병렬밸브 및 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고, 압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함하며, 제어기는, 배터리 승온 모드에서, 배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인의 냉매가 압축기의 하류 지점에서 실내컨덴서를 바이패스하여 냉매칠러라인으로 유입되도록 직병렬밸브를 제어하고, 직병렬밸브를 통해 냉매칠러라인으로 유입된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며, 냉매칠러라인에서 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수할 수 있다.
제어기는, 전장냉각라인에서 전장부품을 통과하여 배출된 냉각수가 전장칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인의 압축기에서 토출된 냉매가 실내컨덴서를 거쳐 냉매칠러라인으로 유입되도록 직병렬밸브를 제어하고, 직병렬밸브를 통해 냉매칠러라인으로 유입된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며, 냉매칠러라인에서 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수할 수 있다.
본 발명의 차량의 통합 열관리 시스템에 따르면, 배터리칠러를 통해 배터리냉각라인의 냉각수를 승온하는 배터리 승온 모드에서도 히트펌프를 이용한 차량의 실내 난방이 가능한 효과를 갖는다. 이에 따라, 차량의 실내 난방시 PTC히터의 작동을 최소화함으로써 전비를 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 선택적으로 실내컨덴서와 직렬로 또는 병렬로 배터리칠러 및 전장칠러를 연결하여 냉매를 유동시킴으로써 배터리의 승온을 포함한 다양한 제어 모드가 구현 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 회로도이다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 다양한 제어 모드를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 회로도를 도시한 것이다.
도 13 내지 도 14은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 실내 난방 모드를 도시한 것이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 배터리 승온 모드를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 회로도를 도시한 것이다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 실내 난방 모드를 도시한 것이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 실내 배터리 승온 모드를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 압축기(110)에서 토출된 냉매가 실내컨덴서(120), 외부컨덴서(130) 및 증발기(140) 순으로 유동되어 다시 압축기(110)로 순환되도록 연장된 냉매유동라인(100); 냉매유동라인(100)으로부터 압축기(110)의 하류 지점, 실내컨덴서(120)의 하류 지점 또는 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 분기되며, 분기되어 유동되는 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 바이패스한 이후에, 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 합류되는 냉매칠러라인(200); 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리라디에이터(340) 또는 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환하도록 연장된 배터리냉각라인(300); 및 전장부품(410)을 통과하여 배출된 냉각수가 전장라디에이터(440) 또는 전장칠러(230)를 통과하면서 순환하도록 연장된 전장냉각라인(400);을 포함한다.
냉매유동라인(100)의 내부에는 액상의 냉매, 기상의 냉매 또는 이들의 혼합물이 유동되며, 유동되면서 상태 변화될 수 있다. 압축기(110)에서 압축된 고온/고압의 냉매는 실내컨덴서(120) 및 외부컨덴서(130)를 거치면서 응축 또는 냉각되고, 증발기(140)에서 증발되면서 흡열한 이후에 다시 압축기(110)로 유동될 수 있다.
실내컨덴서(120) 및 증발기(140)는 차량의 실내 공조를 위한 공조라인에 배치될 수 있고, 공조라인에는 추가로 전력의 공급에 의해 발열하는 PTC히터(600)가 더 구비될 수 있다.
냉매칠러라인(200)은 냉매유동라인(100)으로부터 분기되었다가 다시 냉매유동라인(100)으로 합류되는 구성으로, 냉매유동라인(100)의 냉매가 유입되거나 유출되도록 내부에 냉매가 유동될 수 있다.
구체적으로, 냉매칠러라인(200)은 압축기(110)의 하류 지점, 실내컨덴서(120)의 하류 지점 또는 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 냉매유동라인(100)으로부터 분기되어 냉매가 유입되는 구성으로, 일 실시예로 냉매칠러라인(200)은 압축기(110)의 하류 지점과 실내컨덴서(120)의 하류 지점 중 어느 하나와 외부컨덴서(130)의 하류 지점으로부터 각각 분기될 수 있다. 다른 실시예로, 냉매칠러라인(200)은 압축기(110)의 하류 지점 및 실내컨덴서(120)의 하류 지점에서 각각 분기되었다가 합류되고, 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 분기될 수 있다.
또한, 냉매칠러라인(200)은 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 바이패스한 이후에, 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 합류되어 유출될 수 있다. 즉, 냉매칠러라인(200)은 압축기(110)의 상류 지점에 직접 연결되어 냉매유동라인(100)으로 합류되거나, 또는 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 순차적으로 통과한 이후에 압축기(110)의 상류 지점에 연결되어 냉매유동라인(100)으로 합류될 수 있다.
배터리냉각라인(300)에는 배터리(310)가 구비되고, 배터리라디에이터(340)와 배터리칠러(220)는 각각 배터리(310)와 병렬로 연결되어, 배터리냉각라인(300)은 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리라디에이터(340) 또는 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환할 수 있다.
특히, 배터리냉각라인(300)에는 내부의 냉각수를 순환시키는 배터리펌프(320)가 구비되고, 또한 배터리라디에이터(340) 및 배터리칠러(220)로 분기되거나 또는 합류되는 지점에는 배터리밸브(330)가 구비될 수 있다.
전장냉각라인(400)에는 전장부품(410)이 구비되고, 전장라디에이터(440)와 전장칠러(230)는 각각 전장부품(410)과 병렬로 연결되어, 전장냉각라인(400)은 전장부품(410)을 통과하여 배출된 냉각수가 전장라디에이터(440) 또는 전장칠러(230)를 통과하면서 순환할 수 있다.
특히, 전장냉각라인(400)에는 내부의 냉각수를 순환시키는 전장펌프(420)가 구비되고, 또한 전장라디에이터(440) 및 전장칠러(230)로 분기되거나 또는 합류되는 지점에는 전장밸브(430)가 구비될 수 있다.
배터리냉각라인(300) 및 전장냉각라인(400)에는 동시에 연결된 리저버탱크(500)가 더 구비될 수 있고, 다른 실시예로 리저버탱크(500)는 배터리냉각라인(300) 및 전장냉각라인(400)에 별도로 각각 구비될 수 있다.
여기서, 배터리칠러(220)는 배터리냉각라인(300)으로 유동되는 냉각수가 냉매칠러라인(200)으로 유동되는 냉매와 열교환 가능한 장치일 수 있고, 전장칠러(230)는 전장냉각라인(400)으로 유동되는 냉각수가 냉매칠러라인(200)으로 유동되는 냉매와 열교환 가능한 장치일 수 있다.
특히, 냉매칠러라인(200)에는 배터리칠러(220)와 전장칠러(230)가 순차적으로 구비되어, 냉매칠러라인(200)으로 유동되는 냉매는 배터리칠러(220)와 전장칠러(230)를 순차적으로 통과하면서 열교환할 수 있다. 이에 따라, 통합칠러를 사용하는 종래 기술에 대비하여, 배터리칠러(220)를 통해 배터리냉각라인(300)의 냉각수를 승온하는 배터리(310) 승온 모드에서도 히트펌프를 이용한 차량의 실내 난방이 가능한 효과를 갖는다.
냉매유동라인(100)에는, 외부컨덴서(130)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제1팽창밸브(131) 및 증발기(140)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제2팽창밸브(141)가 구비되고, 냉매칠러라인(200)에는, 배터리칠러(220)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제3팽창밸브(221) 및 전장칠러(230)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제4팽창밸브(231)가 구비될 수 있다.
제1팽창밸브(131)는 외부컨덴서(130)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)에 마련되어, 외부컨덴서(130)로의 냉매 유동을 허용하거나 차단할 수 있고, 또한 외부 공기로부터 흡열하기 위하여 외부컨덴서(130)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시킬 수 있다.
제2팽창밸브(141)는 증발기(140)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)에 마련되어, 증발기(140)로의 냉매 유동을 허용하거나 차단할 수 있고, 또한 실내 공기로부터 흡열하기 위하여 증발기(140)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시킬 수 있다.
제3팽창밸브(221)는 배터리칠러(220)의 상류 지점에서 냉매칠러라인(200)에 마련되어, 배터리칠러(220)로의 냉매 유동을 허용하거나 차단할 수 있고, 또한 배터리냉각라인(300)의 냉각수로부터 흡열하기 위하여 배터리칠러(220)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시킬 수 있다.
제4팽창밸브(231)는 전장칠러(230)의 상류 지점에서 냉매칠러라인(200)에 마련되어, 전장칠러(230)로의 냉매 유동을 허용하거나 차단할 수 있고, 또한 전장냉각라인(400)의 냉각수로부터 흡열하기 위하여 전장칠러(230)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시킬 수 있다.
냉매칠러라인(200)에는, 냉매유동라인(100)의 냉매가 유입되도록 압축기(110)의 하류 지점, 실내컨덴서(120)의 하류 지점, 또는 외부컨덴서(130)의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기(110)의 상류 지점에 연결된 통합밸브(210)가 구비되고, 압축기(110)의 작동을 제어하고, 냉매유동라인(100) 또는 냉매칠러라인(200)를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 배터리냉각라인(300) 또는 전장냉각라인(400)을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기(700);를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 통합밸브(210)는 4-Way 밸브일 수 있고, 압축기(110)의 하류 지점 또는 실내컨덴서(120)의 하류 지점으로부터 냉매가 유입되도록 냉매유동라인(100)에 연결되며, 동시에 외부컨덴서(130)의 하류 지점으로부터 냉매가 유입되도록 냉매유동라인(100)에 연결될 수 있다. 또한, 냉매칠러라인(200)으로 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 통해 압축기(110)의 상류 지점으로 배출되도록 냉매유동라인(100)에 연결되거나, 또는 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 바이패스하여 압축기(110)의 상류 지점으로 배출되도록 냉매유동라인(100)에 연결될 수 있다.
다른 실시예로, 통합밸브(210)는 복수 개의 3-Way 밸브 또는 2-Way 밸브로 구성될 수 있다.
제어기(700)는 압축기(110)의 작동을 제어하고, 냉매유동라인(100) 또는 냉매칠러라인(200)를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 추가로 배터리펌프(320), 전장펌프(420) 및 수가열히터(350)의 구동을 제어하고, 배터리냉각라인(300) 및 전장냉각라인(400)의 냉각수 유동이 조절되도록 배터리밸브(330) 및 전장밸브(430)를 제어할 수 있다.
또한, 제어기(700)는 제1팽창밸브(131), 제2팽창밸브(141), 제3팽창밸브(221) 및 제4팽창밸브(231)를 제어함으로써 냉매유동라인(100) 또는 냉매칠러라인(200)를 통한 냉매의 유동, 차단 또는 팽창을 제어할 수 있다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 다양한 제어 모드를 도시한 것이다.
도 2 내지 도 11을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템에서, 냉매칠러라인(200)은, 냉매유동라인(100)으로부터 실내컨덴서(120)의 하류 지점 및 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 각각 분기되며, 분기된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기(110)의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서(120)가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)와 직렬로 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 냉매유동라인(100)의 실내컨덴서(120)가 냉매칠러라인(200)과 직렬로 연결되어, 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매유동라인(100)의 냉매가 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)로 유동될 수 있다. 이에 따라, 압축기(110)에서 토출된 고온/고압의 냉매는 실내컨덴서(120)에 직렬로 연결된 배터리칠러(220)로 유동되어 배터리(310)를 승온하는데 열을 공급할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 전장부품(410)을 냉각하는 전장 냉각 모드, 배터리(310) 냉각 모드 및 실내 냉방 모드로 제어할 수 있다.
더 구체적으로 도 2에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 전장 냉각 모드에서, 전장냉각라인(400)의 냉각수가 순환되도록 전장펌프(420)를 구동하도록 제어하며, 전장부품(410)을 통과한 냉각수가 전장라디에이터(440)로 유동되도록 전장밸브(430)를 제어할 수 있다. 전장밸브(430)는 3-Way 밸브일 수 있다.
또한 도 3 내지 도 4에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 배터리(310)를 배터리라디에이터(340)로 냉각하는 배터리(310)-라디에이터 냉각 모드로 제어하거나, 또는 배터리(310)를 배터리칠러(220)로 냉각하는 배터리(310)-칠러 냉각 모드로 제어할 수 있다.
특히 도 3에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 배터리(310)-라디에이터 냉각 모드에서, 배터리냉각라인(300)의 냉각수가 순환되도록 배터리펌프(320)를 구동하도록 제어하며, 배터리(310)를 통과한 냉각수가 배터리라디에이터(340)로 유동되도록 배터리밸브(330)를 제어할 수 있다. 배터리밸브(330)는 3-Way 밸브일 수 있다.
도 4에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 배터리(310)-칠러 냉각 모드에서, 배터리냉각라인(300)의 냉각수가 순환되도록 배터리펌프(320)를 구동하도록 제어하며, 배터리(310)를 통과한 냉각수가 배터리칠러(220)로 유동되도록 배터리밸브(330)를 제어할 수 있다.
동시에, 제어기(700)는 냉매칠러라인(200)으로 유동되는 냉매가 배터리칠러(220)에서 흡열하기도록 냉매유동라인(100)의 압축기(110)를 구동하면서, 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 냉매유동라인(100)으로부터 냉매칠러라인(200)으로 냉매가 유동되며 유동된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)로 유동되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다.
추가로, 제어기(700)는 제1팽창밸브(131)를 완전히 개방(Full Open)하고, 제2팽창밸브(141)를 차단(Full Close)하며, 제3팽창밸브(221)를 냉매가 팽창되도록 개방하고, 제4팽창밸브(231)를 완전히 개방(Full Open)할 수 있다.
도 5에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 실내 냉방 모드에서, 냉매유동라인(100)으로 냉매가 유동되도록 압축기(110)를 구동하면서, 제1팽창밸브(131)를 완전히 개방(Full Open)하고, 제2팽창밸브(141)를 냉매가 팽창되도록 개방할 수 있다. 또한, 제어기(700)는 냉매유동라인(100)으로부터 냉매칠러라인(200)으로의 냉매 유동을 차단하도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다.
특히, 제어기(700)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템을 전장 냉각 모드, 배터리(310) 냉각 모드 및 실내 냉방 모드로 독립적으로 제어할 수 있고, 동시에 이들의 서로 조합된 제어 모드로 제어할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 실내 난방 모드를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 8을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 히트펌프 사이클을 이용하여 외부 공기, 전장 폐열 또는 배터리(310) 등에서 흡수한 열을 실내컨덴서(120)에서 방열함으로써 실내를 난방할 수 있다.
특히 도 6에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는, 외기 흡열 난방 모드에서, 냉매유동라인(100)의 냉매가 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 바이패스하여 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 외부컨덴서(130)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열할 수 있다.
즉, 제어기(700)는 외기 흡열 난방 모드에서 고온/고압으로 압축된 냉매를 실내컨덴서(120)로 유동시키면서 실내를 난방하고, 외부컨덴서(130)의 상류 지점에 위치된 제1팽창밸브(131)에서 냉매를 팽창시킴으로써 외부 공기로부터 열을 흡수할 수 있다. 또한, 제어기(700)는 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 냉매유동라인(100)의 냉매가 냉매칠러라인(200)으로 유동되면서 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 바이패스하여 압축기(110)의 상류 지점으로 유동되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는, 전장 폐열 흡수 난방 모드에서, 전장냉각라인(400)에서 전장부품(410)을 통과하여 배출된 냉각수가 전장칠러(230)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 실내컨덴서(120)의 하류 지점 또는 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 전장칠러(230)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품(410)의 폐열을 흡수할 수 있다.
즉, 제어기(700)는, 전장 폐열 흡수 난방 모드에서, 고온/고압으로 압축된 냉매를 실내컨덴서(120)로 유동시키면서 실내를 난방하고, 전장칠러(230)의 상류 지점에 위치된 제4팽창밸브(231)에서 냉매를 팽창시킴으로써 전장부품(410)에서 흡수된 폐열을 흡수할 수 있다. 또한, 제어기(700)는 실내컨덴서(120)의 하류 지점에서 냉매유동라인(100)의 냉매를 냉매칠러라인(200)으로 유동시키고, 동시에 냉매칠러라인(200)의 냉매를 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 다시 전장유동라인의 압축기(110)로 유동시키도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다. 다만, 후술하는 다른 실시예에 따른(도 13, 병렬 연결 구조)에서는 냉매유동라인(100)의 냉매가 외부컨덴서(130)의 하류 지점을 통해 냉매칠러라인(200)으로 유입될 수도 있다.
동시에, 제어기(700)는 전장냉각라인(400)의 냉각수가 전장부품(410)의 폐열을 흡수하도록 전장펌프(420)를 구동함과 동시에, 전장부품(410)을 통과한 냉각수가 전장칠러(230)로 유동되도록 전장밸브(430)를 제어할 수 있다.
도 8에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는, 배터리(310) 폐열 흡수 난방 모드에서, 배터리냉각라인(300)에서 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 실내컨덴서(120)의 하류 지점 또는 외부컨덴서(130)의 하류 지점을 통해 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 배터리칠러(220)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 배터리(310)의 폐열을 흡수할 수 있다.
즉, 제어기(700)는 배터리(310) 폐열 흡수 난방 모드에서, 도시한 것과 같이, 냉매유동라인(100)의 냉매가 실내컨덴서(120)의 하류 지점을 통해 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다. 다만, 후술하는 다른 실시예에 따른(도 14, 병렬 연결 구조)에서는 냉매유동라인(100)의 냉매가 외부컨덴서(130)의 하류 지점을 통해 냉매칠러라인(200)으로 유입될 수도 있다. 또한 제어기(700)는 냉매칠러라인(200)에서 배터리칠러(220)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키도록 제3팽창밸브(221)를 제어할 수 있다.
동시에, 제어기(700)는 배터리냉각라인(300)의 냉각수가 배터리(310)의 폐열을 흡수하도록 배터리펌프(320)를 구동함과 동시에, 배터리(310)를 통과한 냉각수가 배터리칠러(220)로 유동되도록 배터리밸브(330)를 제어할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 배터리(310) 승온 모드를 도시한 것이다.
도 9 내지 도 11을 더 참조하면, 제어기(700)는, 배터리(310) 승온 모드에서, 배터리냉각라인(300)에서 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 실내컨덴서(120)의 하류 지점 또는 압축기(110)의 하류 지점에서 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다.
즉, 제어기(700)는 배터리(310) 승온 모드에서 압축기(110)로부터 토출된 고온/고압의 냉매를 실내컨덴서(120)의 하류 지점 또는 압축기(110)의 하류 지점에서 냉매칠러라인(200)으로 유입시킬 수 있고, 냉매칠러라인(200)으로 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다.
동시에, 제어기(700)는 배터리냉각라인(300)의 냉각수가 배터리칠러(220)로부터 열을 흡수하도록 배터리펌프(320)를 구동함과 동시에, 배터리(310)를 통과한 냉각수가 배터리칠러(220)로 유동되도록 배터리밸브(330)를 제어할 수 있다. 추가로, 제어기(700)는 배터리냉각라인(300)에 구비된 수가열히터(350)를 작동시킬 수 있다.
특히, 도시한 것과 같이 실내컨덴서(120)는 냉매칠러라인(200)과 직렬로 연결되어, 냉매유동라인(100)의 냉매가 실내컨덴서(120)의 하류 지점에서 냉매칠러라인(200)으로 유입될 수 있다.
도 9에 도시한 것과 같이 증발기(140)의 상류 지점에 위치된 제2팽창밸브(141)가 냉매를 팽창시킴으로써 실내 공기로부터 흡열하거나, 도 10에 도시한 것과 같이 외부컨덴서(130)의 상류 지점에 위치된 제1팽창밸브(131)가 냉매를 팽창시킴으로써 외부 공기로부터 흡열하거나, 또는 도 11에 도시한 것과 같이 전장칠러(230)의 상류 지점에 위치된 제4팽창밸브(231)가 냉매를 팽창시킴으로써 전장부품(410)의 폐열을 흡수할 수 있다.
추가로, 제어기(700)는 실내 난방 및 실내 냉방(실내 공기 흡열)에 관한 제어를 동시에 수행함으로써 실내 제습 모드의 구현도 가능할 것이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 회로도를 도시한 것이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 냉매칠러라인(200)은, 냉매유동라인(100)으로부터 압축기(110)의 하류 지점 및 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 각각 분기되며, 분기된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기(110)의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서(120)가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)와 병렬로 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 실내컨덴서(120)와 냉매칠러라인(200)이 서로 병렬로 연결되어, 냉매유동라인(100)의 냉매가 실내컨덴서(120)를 바이패스하여 냉매칠러라인(200)의 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)로 유동되는 병렬 구조를 갖는다.
이에 따라, 압축기(110)에서 토출된 고온/고압의 냉매가 실내컨덴서(120)를 거쳐 배터리칠러(220)로 유동됨에 따라 배터리칠러(220)로 충분한 열량이 공급되기 어려운 직렬 구조의 시스템의 문제점을 보완할 수 있다.
냉매칠러라인(200)에는, 냉매유동라인(100)의 냉매가 유입되도록 압축기(110)의 하류 지점 및 외부컨덴서(130)의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기(110)의 상류 지점에 연결된 통합밸브(210)가 구비되고, 압축기(110)의 작동을 제어하고, 냉매유동라인(100) 또는 냉매칠러라인(200)를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 배터리냉각라인(300) 또는 전장냉각라인(400)을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기(700);를 더 포함할 수 있다.
즉, 통합밸브(210)는 압축기(110)의 하류 지점에서 분기된 냉매유동라인(100)의 냉매 및 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 분기된 냉매유동라인(100)의 냉매를 선택적으로 유입받고, 냉매칠러라인(200)으로 유입된 냉매를 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)와 압축기(110)의 상류 지점에 선택적으로 배출시킬 수 있다.
도 13 내지 도 14은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 실내 난방 모드를 도시한 것이다.
도 13 내지 도 14를 더 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 외부 공기로부터 흡열하거나, 전장부품(410)의 폐열을 흡수하거나, 또는 배터리(310)의 폐열을 흡수하여 실내를 난방할 수 있다. 외기 흡열 난방 모드는 도 6에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템과 동일하다.
다만 도 13에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는, 전장 폐열 흡수 난방 모드에서, 전장냉각라인(400)에서 전장부품(410)을 통과하여 배출된 냉각수가 전장칠러(230)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 전장칠러(230)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품(410)의 폐열을 흡수할 수 있다.
또한, 도 14에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는, 배터리(310) 폐열 흡수 난방 모드에서, 배터리냉각라인(300)에서 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 외부컨덴서(130)의 하류 지점을 통해 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 배터리칠러(220)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 배터리(310)의 폐열을 흡수할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매유동라인(100)의 냉매는 분기되지 않은 상태로 외부컨덴서(130)로 유동되므로, 외부컨덴서(130)를 통과한 이후에 분기되어 냉매칠러라인(200)으로 유동될 수 있다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 배터리(310) 승온 모드를 도시한 것이다.
도 15 내지 도 17을 더 참조하면, 제어기(700)는, 배터리(310) 승온 모드에서, 배터리냉각라인(300)에서 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 압축기(110)의 하류 지점에서 실내컨덴서(120)를 바이패스하여 냉매칠러라인(200)으로 유입되고, 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다.
즉, 제어기(700)는 배터리(310) 승온 모드에서, 냉매유동라인(100)의 압축기(110)에서 토출된 고온/고압의 냉매는 실내컨덴서(120)를 통해 냉매유동라인(100)으로 유동됨과 동시에, 병렬로 연결된 냉매칠러라인(200)을 통해 통합밸브(210)로 유동되며, 통합밸브(210)에서 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 냉매유동라인(100)으로 합류되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다.
또한, 제어기(700)는 배터리(310) 승온 모드에서, 냉매유동라인(100)의 압축기(110)에서 토출된 냉매가 배터리칠러(220)에서 응축되며, 전장칠러(230)의 상류 지점에 위치된 제4팽창밸브(231)에서 냉매를 팽창시킨 이후에 다시 압축기(110)로 유동시킬 수 있다.
특히 도 15에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 증발기(140)의 상류 지점에 위치된 제2팽창밸브(141)에서 냉매를 팽창시킴으로써 실내 공기로부터 흡열할 수 있다. 이 때, 제1팽창밸브(131)는 완전히 개방된 상태(Full Open)일 수 있다.
도 16에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 외부컨덴서(130)의 상류 지점에 위치된 제1팽창밸브(131)에서 냉매를 팽창시킴으로써 외부 공기로부터 흡열할 수 있다. 이 때, 제2팽창밸브(141)는 완전히 개방된 상태(Full Open)일 수 있다.
추가로, 도 17에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는 외부컨덴서(130)의 상류 지점에 위치된 제1팽창밸브(131)에서 냉매를 팽창시킴과 동시에, 전장냉각라인(400)의 냉각수를 유동시키도록 전장펌프(420)를 구동함으로써 외부 공기 및 전장 부품의 폐열을 동시에 흡열할 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 회로도를 도시한 것이다.
도 18을 더 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 냉매칠러라인(200)은, 냉매유동라인(100)으로부터 압축기(110)의 하류 지점, 실내컨덴서(120)의 하류 지점 및 외부컨덴서(130)의 하류 지점에서 각각 분기되며, 압축기(110)의 하류 지점 및 실내컨덴서(120)의 하류 지점에서 각각 분기된 냉매는 직병렬밸브(240)를 통해 선택적으로 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기(110)의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서(120)가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)와 선택적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은, 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매유동라인(100)의 냉매와 실내컨덴서(120)의 상류 지점에서 분기되어 실내컨덴서(120)를 바이패스하는 냉매칠러라인(200)의 냉매가 직병렬밸브(240)로 연결되어, 선택적으로 냉매칠러라인(200)의 통합밸브(210)로 유입될 수 있다. 따라서, 직병렬밸브(240)에 의해 실내컨덴서(120)가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)와 선택적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
이에 따라, 실내 난방에 의해 배터리(310) 승온의 열량이 부족한 직렬 연결 구조의 문제점을 해결할 수 있고, 또한 실내 난방 제어 모드에서 외부 공기로부터 흡열시 배터리칠러(220)의 상류 지점에 응축 구간이 없어 배터리(310)의 폐열 흡수가 불가능한 문제 및 배터리(310) 승온 모드에서 전장부품(410)의 폐열 흡수시 실내컨덴서(120)로 냉매가 유동될 수 없어 실내 난방이 어려운 문제 등 병렬 연결 구조의 문제점을 동시에 해결하는 효과를 갖는다.
일 실시예로, 직병렬밸브(240)는 3-Way 밸브일 수 있고, 제어기(700)는 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매유동라인(100)의 냉매 및 실내컨덴서(120)를 바이패스한 냉매칠러라인(200)의 냉매가 선택적으로 통합밸브(210)에 유입되도록 직병렬밸브(240)를 제어할 수 있다.
다른 실시예로, 직병렬밸브(240)는 유량조절밸브일 수 있고, 제어기(700)는 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매유동라인(100)의 냉매 및 실내컨덴서(120)를 바이패스한 냉매칠러라인(200)의 냉매가 동시에 통합밸브(210)에 유입되도록 직병렬밸브(240)를 제어하면서, 직병렬밸브(240)를 통해 이들 사이의 유량을 조절할 수 있다.
냉매칠러라인(200)에는, 냉매유동라인(100)의 냉매가 유입되도록 직병렬밸브(240) 및 외부컨덴서(130)의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기(110)의 상류 지점에 연결된 통합밸브(210)가 구비되고, 압축기(110)의 작동을 제어하고, 냉매유동라인(100) 또는 냉매칠러라인(200)를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 배터리냉각라인(300) 또는 전장냉각라인(400)을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기(700);를 더 포함할 수 있다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 실내 난방 모드를 도시한 것이다.
도 19 내지 도 21을 더 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템은 외부 공기로부터 흡열하거나, 배터리(310)의 폐열을 흡수하거나, 전장부품(410)의 폐열을 흡수하거나, 또는 실내 공기로부터 흡열하면서 실내를 난방할 수 있다.
도 19에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는, 배터리(310) 폐열 흡수 난방 모드에서, 배터리냉각라인(300)에서 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 실내컨덴서(120)의 하류 지점에서 냉매칠러라인(200)으로 유입되도록 직병렬밸브(240)를 제어하고, 직병렬밸브(240)를 통해 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 배터리칠러(220)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 배터리(310)의 폐열을 흡수할 수 있다.
즉, 제어기(700)는 배터리(310) 폐열 흡수 난방 모드에서, 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매유동라인(100)의 냉매가 냉매칠러라인(200)을 통해 통합밸브(210)로 유입되도록 직병렬밸브(240)를 제어하여 배터리칠러(220)를 실내컨덴서(120)와 직렬로 연결시킬 수 있다.
또한, 제어기(700)는 냉매칠러라인(200)을 통해 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)로 유동되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다. 제어기(700)는 제1팽창밸브(131) 및 제2팽창밸브(141)를 차단하고, 배터리칠러(220)의 상류 지점에 위치된 제3팽창밸브(221)에서 냉매를 팽창시키며, 제4팽창밸브(231)는 완전히 개방된 상태(Full Open)로 제어할 수 있다.
특히 도 20 내지 21에 도시한 것과 같이, 제어기(700)는, 냉매유동라인(100)의 압축기(110)에서 토출된 냉매를 실내컨덴서(120), 외부컨덴서(130) 및 증발기(140)로 순차적으로 유동시키고, 냉매유동라인(100)에서 외부컨덴서(130)의 상류 지점 또는 증발기(140)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열하거나 또는 실내 공기로부터 흡열할 수 있다.
제어기(700)는 도 20에 도시한 것과 같이, 배터리(310) 폐열 흡수 및 외부 공기로부터 흡열하여 실내를 난방할 수 있다. 이에 따라, 병렬 구조에서 불가능하던 배터리(310) 폐열 흡수 및 외기 흡열을 통한 실내 난방 모드의 구현이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 제어기(700)는 도 21에 도시한 것과 같이, 배터리(310) 폐열 흡수 및 실내 공기로부터 흡열하여 실내를 난방할 수 있다. 여기서, 실내 공기로부터 증발기(140)의 흡열에 따라 실내를 냉방하고, 동시에 실내컨덴서(120)를 통해 실내를 난방함으로씨 실내 제습 모드의 구현이 가능할 수 있다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 실내 배터리(310) 승온 모드를 도시한 것이다.
도 22를 더 참조하면 제어기(700)는, 배터리(310) 승온 모드에서, 배터리냉각라인(300)에서 배터리(310)를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러(220)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매가 압축기(110)의 하류 지점에서 실내컨덴서(120)를 바이패스하여 냉매칠러라인(200)으로 유입되도록 직병렬밸브(240)를 제어하고, 직병렬밸브(240)를 통해 냉매칠러라인(200)으로 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 전장칠러(230)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품(410)의 폐열을 흡수할 수 있다.
즉, 제어기(700)는 배터리(310)의 승온을 위해 배터리냉각라인(300)의 냉각수를 배터리칠러(220)로 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 냉매를 냉매칠러라인(200)을 통해 배터리칠러(220)로 유동시킬 수 있다.
여기서, 제어기(700)는 냉매칠러라인(200)을 통해 직병렬밸브(240)에서 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)로 유동되도록 통합밸브(210)를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(700)는 제1팽창밸브(131) 및 제2팽창밸브(141)를 차단하고, 제3팽창밸브(221)는 완전히 개방된 상태(Full Open)로 제어하며, 제4팽창밸브(231)는 냉매를 팽창시키도록 제어할 수 있다.
더 구체적으로 제어기(700)는, 전장냉각라인(400)에서 전장부품(410)을 통과하여 배출된 냉각수가 전장칠러(230)를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고, 냉매유동라인(100)의 압축기(110)에서 토출된 냉매가 실내컨덴서(120)를 거쳐 냉매칠러라인(200)으로 유입되도록 직병렬밸브(240)를 제어하고, 직병렬밸브(240)를 통해 냉매칠러라인(200)으로 유입된 냉매가 배터리칠러(220) 및 전장칠러(230)를 거쳐 압축기(110)의 상류 지점에서 냉매유동라인(100)으로 배출되도록 통합밸브(210)를 제어하며, 냉매칠러라인(200)에서 전장칠러(230)의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품(410)의 폐열을 흡수할 수 있다.
특히, 제어기(700)는 실내 난방을 위해 실내컨덴서(120)로 냉매를 유동시킴과 동시에, 배터리(310)의 승온을 위한 열량 확보를 위해 압축기(110)의 하류 지점에서 실내컨덴서(120)를 바이패스된 냉매를 냉매칠러라인(200)으로 유동시키도록 직병렬밸브(240)를 제어할 수 있다. 즉, 직병렬밸브(240)는 유량조절밸브로, 제어기(700)에 의해 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매유동라인(100)의 냉매와 실내컨덴서(120)를 바이패스한 냉매칠러라인(200)의 냉매 사이의 유량이 조절될 수 있다.
또한, 제어기(700)는 전장부품(410)의 폐열을 흡수하도록 전장냉각라인(400)의 전장펌프(420)를 구동하면서 전장밸브(430)를 제어할 수 있고, 전장칠러(230)의 상류 지점에 위치된 제4팽창밸브(231)에서 냉매를 팽창시키도록 제어할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 냉매유동라인
110 : 압축기 120 : 실내컨덴서
130 : 외부컨덴서 131 : 제1팽창밸브
140 : 증발기 141 : 제2팽창밸브
200 : 냉매칠러라인 210 : 통합밸브
220 : 배터리칠러 221 : 제3팽창밸브
230 : 전장칠러 231 : 제4팽창밸브
240 : 직병렬밸브
300 : 배터리냉각라인 310 : 배터리
320 : 배터리펌프 330 : 배터리밸브
340 : 배터리라디에이터 350 : 수가열히터
400 : 전장냉각라인 410 : 전장부품
420 : 전장펌프 430 : 전장밸브
440 : 전장라디에이터
500 : 리저버탱크 600 : PTC히터
700 : 제어기

Claims (16)

  1. 압축기에서 토출된 냉매가 실내컨덴서, 외부컨덴서 및 증발기 순으로 유동되어 다시 압축기로 순환되도록 연장된 냉매유동라인;
    냉매유동라인으로부터 압축기의 하류 지점, 실내컨덴서의 하류 지점 또는 외부컨덴서의 하류 지점에서 분기되며, 분기되어 유동되는 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 배터리칠러 및 전장칠러를 바이패스한 이후에, 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 합류되는 냉매칠러라인;
    배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리라디에이터 또는 배터리칠러를 통과하면서 순환하도록 연장된 배터리냉각라인; 및
    전장부품을 통과하여 배출된 냉각수가 전장라디에이터 또는 전장칠러를 통과하면서 순환하도록 연장된 전장냉각라인;을 포함하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    냉매유동라인에는, 외부컨덴서의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제1팽창밸브 및 증발기의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제2팽창밸브가 구비되고,
    냉매칠러라인에는, 배터리칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제3팽창밸브 및 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나 또는 유동을 차단하는 제4팽창밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 압축기의 하류 지점, 실내컨덴서의 하류 지점, 또는 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고,
    압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제어기는, 배터리 승온 모드에서,
    배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고,
    냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점 또는 압축기의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제어기는, 냉매유동라인의 증발기 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 실내 공기로부터 흡열하거나, 냉매유동라인의 외부컨덴서 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열하거나, 또는 냉매칠러라인의 전장칠러 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    제어기는, 전장 폐열 흡수 난방 모드에서,
    전장냉각라인에서 전장부품을 통과하여 배출된 냉각수가 전장칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고,
    냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점 또는 외부컨덴서의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며,
    냉매칠러라인에서 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    제어기는, 외기 흡열 난방 모드에서,
    냉매유동라인의 냉매가 외부컨덴서의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 바이패스하여 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며,
    냉매칠러라인에서 외부컨덴서의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  8. 청구항 3에 있어서,
    제어기는, 배터리 폐열 흡수 난방 모드에서,
    배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고,
    냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점 또는 외부컨덴서의 하류 지점을 통해 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며,
    냉매칠러라인에서 배터리칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 배터리의 폐열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    냉매칠러라인은, 냉매유동라인으로부터 실내컨덴서의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기되며, 분기된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서가 배터리칠러 및 전장칠러와 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    냉매칠러라인은, 냉매유동라인으로부터 압축기의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기되며, 분기된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서가 배터리칠러 및 전장칠러와 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 압축기의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고,
    압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함하며,
    제어기는, 배터리 승온 모드에서,
    배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고,
    냉매유동라인의 냉매가 압축기의 하류 지점에서 실내컨덴서를 바이패스하여 냉매칠러라인으로 유입되고, 냉매칠러라인을 통해 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    냉매칠러라인은, 냉매유동라인으로부터 압축기의 하류 지점, 실내컨덴서의 하류 지점 및 외부컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기되며, 압축기의 하류 지점 및 실내컨덴서의 하류 지점에서 각각 분기된 냉매는 직병렬밸브를 통해 선택적으로 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 각각 압축기의 상류 지점에 합류되어, 실내컨덴서가 배터리칠러 및 전장칠러와 선택적으로 직렬 또는 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 직병렬밸브 및 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고,
    압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함하며,
    제어기는, 배터리 폐열 흡수 난방 모드에서,
    배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고,
    냉매유동라인의 냉매가 실내컨덴서의 하류 지점에서 냉매칠러라인으로 유입되도록 직병렬밸브를 제어하고,
    직병렬밸브를 통해 유입된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며,
    냉매칠러라인에서 배터리칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 배터리의 폐열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    제어기는, 냉매유동라인의 압축기에서 토출된 냉매를 실내컨덴서, 외부컨덴서 및 증발기로 순차적으로 유동시키고,
    냉매유동라인에서 외부컨덴서의 상류 지점 또는 증발기의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 외부 공기로부터 흡열하거나 또는 실내 공기로부터 흡열하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  15. 청구항 12에 있어서,
    냉매칠러라인에는, 냉매유동라인의 냉매가 유입되도록 직병렬밸브 및 외부컨덴서의 하류 지점에 연결되고, 유입된 냉매가 냉매유동라인으로 배출되도록 배터리칠러 및 전장칠러를 거치거나 또는 바이패스하여 압축기의 상류 지점에 연결된 통합밸브가 구비되고,
    압축기의 작동을 제어하고, 냉매유동라인 또는 냉매칠러라인를 통한 냉매의 유동이 조절되도록 통합밸브를 제어하며, 배터리냉각라인 또는 전장냉각라인을 통한 냉각수의 유동을 제어하는 제어기;를 더 포함하며,
    제어기는, 배터리 승온 모드에서,
    배터리냉각라인에서 배터리를 통과하여 배출된 냉각수가 배터리칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고,
    냉매유동라인의 냉매가 압축기의 하류 지점에서 실내컨덴서를 바이패스하여 냉매칠러라인으로 유입되도록 직병렬밸브를 제어하고,
    직병렬밸브를 통해 냉매칠러라인으로 유입된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며,
    냉매칠러라인에서 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    제어기는,
    전장냉각라인에서 전장부품을 통과하여 배출된 냉각수가 전장칠러를 통과하면서 순환되도록 냉각수를 유동시키고,
    냉매유동라인의 압축기에서 토출된 냉매가 실내컨덴서를 거쳐 냉매칠러라인으로 유입되도록 직병렬밸브를 제어하고,
    직병렬밸브를 통해 냉매칠러라인으로 유입된 냉매가 배터리칠러 및 전장칠러를 거쳐 압축기의 상류 지점에서 냉매유동라인으로 배출되도록 통합밸브를 제어하며,
    냉매칠러라인에서 전장칠러의 상류 지점에서 냉매를 팽창시켜 전장부품의 폐열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
KR1020210179805A 2021-12-15 2021-12-15 차량의 통합 열관리 시스템 KR20230090755A (ko)

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