KR20230109013A - Electric vehicle air conditioning system and its control method - Google Patents

Electric vehicle air conditioning system and its control method Download PDF

Info

Publication number
KR20230109013A
KR20230109013A KR1020220004876A KR20220004876A KR20230109013A KR 20230109013 A KR20230109013 A KR 20230109013A KR 1020220004876 A KR1020220004876 A KR 1020220004876A KR 20220004876 A KR20220004876 A KR 20220004876A KR 20230109013 A KR20230109013 A KR 20230109013A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
internal heat
mode
temperature
air conditioning
Prior art date
Application number
KR1020220004876A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102615343B1 (en
Inventor
박진우
장호영
이도형
강성원
김동연
이성엽
남광우
Original Assignee
에스트라오토모티브시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스트라오토모티브시스템 주식회사 filed Critical 에스트라오토모티브시스템 주식회사
Priority to KR1020220004876A priority Critical patent/KR102615343B1/en
Publication of KR20230109013A publication Critical patent/KR20230109013A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102615343B1 publication Critical patent/KR102615343B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3205Control means therefor
    • B60H1/3213Control means therefor for increasing the efficiency in a vehicle heat pump
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00807Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being a specific way of measuring or calculating an air or coolant temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
    • B60H1/00828Ventilators, e.g. speed control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2218Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters controlling the operation of electric heaters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2221Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating an intermediate liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3205Control means therefor
    • B60H1/3207Control means therefor for minimizing the humidity of the air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 공조 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4방밸브가 적용된 공조 시스템에서 실내 난방 모드로 작동 시 초기 웜업(warm up)을 신속하게 수행하면서 배터리의 전력소모량도 절감시킬 수 있는 전기 자동차의 공조 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 제어 방법은, 현재의 공조 모드가 냉방 모드 또는 난방 모드로 설정되었는지 여부를 판단하는 단계와; 현재의 공조 모드가 난방 모드로 설정된 경우, 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와; 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 압축기의 PID 제어를 수행하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터의 PID 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an air conditioning system for an electric vehicle and a method for controlling the same, and more particularly, in an air conditioning system to which a four-way valve is applied, when operating in an indoor heating mode, the initial warm-up is quickly performed while reducing power consumption of a battery. Provided is an air conditioning system of an electric vehicle that can reduce energy consumption and a control method thereof. A control method of an air conditioning system for an electric vehicle according to the present invention includes determining whether a current air conditioning mode is set to a cooling mode or a heating mode; determining whether the current outdoor temperature is within a set range when the current air conditioning mode is set to the heating mode; When the current outside air temperature is within the set range, the temperature obtained by adding the first compensation temperature to the set temperature set by the user is set as the target temperature of the internal heat exchanger, and PID control of the compressor is performed for a certain period of time. , setting the temperature obtained by adding the second compensation temperature value to the set temperature value as the target temperature value of the heater core, and performing PID control of the cooling water electric heater for a predetermined period of time.

Description

전기 자동차의 공조 시스템 및 그 제어 방법{Electric vehicle air conditioning system and its control method}Electric vehicle air conditioning system and its control method

본 발명은 전기 자동차의 공조 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4방밸브가 적용된 공조 시스템에서 실내 난방 모드로 작동 시 초기 웜업(warm up)을 신속하게 수행하면서 배터리의 전력소모량도 절감시킬 수 있는 전기 자동차의 공조 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning system for an electric vehicle and a method for controlling the same, and more particularly, in an air conditioning system to which a four-way valve is applied, when operating in an indoor heating mode, the initial warm-up is quickly performed while reducing power consumption of a battery. It relates to an air conditioning system of an electric vehicle that can reduce energy consumption and a control method thereof.

주지된 바와 같이, 자동차 내에는 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 공조 시스템이 갖추어져 있다. 이러한 자동차용 공조 시스템은 겨울철에는 온기를 발생시켜 실내를 따뜻하게 유지하고, 여름철에는 냉기를 발생시켜 실내를 시원하게 유지하도록 한다. As is well known, an air conditioning system for regulating indoor air temperature is provided in automobiles. Such an air conditioning system for automobiles keeps the interior warm by generating warmth in winter and cools the interior by generating cool air in summer.

일반적인 자동차용 공조 시스템은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 및 증발기가 냉매배관에 의해 순차적으로 연결되어 있으며, 엔진의 동력에 의해 압축기가 구동하면서 냉매가 순환한다. 이러한 자동차용 공조 시스템은 압축기에서 고온, 고압으로 압축된 냉매가스가 응축기를 통과하면서 주변의 공기와 열교환하여 액체상태의 냉매로 변환되고, 액화된 냉매는 응축기에 연결된 리시버 드라이어를 통과하면서 불순물이 제거된 후 팽창밸브를 통과하면서 저온의 기체로 변화된다. 그리고, 기화된 저온의 냉매는 증발기를 통과하면서 주변의 공기와 열교환하면서 냉각되고, 이 냉각된 공기는 송풍기에 의해 자동차 실내로 토출되며, 증발기를 통과한 저온 기체 상태의 냉매는 다시 압축기로 보내져 고온, 고압으로 압축되는 과정을 반복적으로 순환하게 된다.In a typical automotive air conditioning system, a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected by refrigerant pipes, and the refrigerant circulates while the compressor is driven by engine power. In this automotive air conditioning system, refrigerant gas compressed at high temperature and high pressure in a compressor passes through a condenser, exchanges heat with the surrounding air, and is converted into a liquid refrigerant. The liquefied refrigerant passes through a receiver dryer connected to the condenser to remove impurities. After passing through the expansion valve, it is changed to a low-temperature gas. Then, the vaporized low-temperature refrigerant passes through the evaporator and is cooled while exchanging heat with the surrounding air. , the process of being compressed at high pressure is repeatedly cycled.

한편, 최근에는 전기에너지를 동력원으로 이용하는 전기 자동차가 출시되고 있는데, 이러한 전기 자동차에 장착되는 공조 시스템은 배터리에서 공급되는 전원을 통해 물 또는 공기를 가열하여 자동차 실내의 난방을 수행하도록 구성됨에 따라 전기 자동차의 동력성능을 현저하게 저하시키는 단점이 있다.Meanwhile, recently, electric vehicles using electric energy as a power source have been released. An air conditioning system installed in such electric vehicles is configured to heat water or air through power supplied from a battery to heat the interior of the vehicle. There is a disadvantage of significantly degrading the power performance of the vehicle.

이에 따라, 전기 자동차의 공조 시스템에는 기존의 내연기관 자동차와 유사하게 히트펌프 시스템을 적용하고 있는데, 이러한 히트펌프 시스템은 냉매의 압축-응축-감압-증발로 이루어지는 사이클을 가역적으로 적용하여 냉방과 난방을 겸하는 냉난방 겸용 시스템이다.Accordingly, a heat pump system is applied to the air conditioning system of an electric vehicle, similar to a conventional internal combustion engine vehicle. This heat pump system reversibly applies a cycle consisting of compression-condensation-decompression-evaporation of refrigerant to provide cooling and heating It is a combined heating and cooling system.

즉, 히트펌프 시스템은 액체 냉매가 증발기 내에서 증발하여 주위의 열을 빼앗아 기체가 되고, 다시 응축기에서 주위에 열을 방출하면서 액화되는 순환 사이클을 가지기 때문에, 이를 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용하면 기존 공조 시스템에 부족한 열원을 확보할 수 있다는 장점이 있다.That is, the heat pump system has a circulation cycle in which the liquid refrigerant evaporates in the evaporator, takes heat from the surroundings, becomes a gas, and then liquefies while releasing heat to the surroundings in the condenser. It has the advantage of being able to secure a heat source that is lacking in the air conditioning system.

이와 같은 히트펌프 시스템을 적용한 종래의 전기 자동차용 공조 시스템은 실내 난방 모드로 작동 시 히트펌프(Heat pump)와 냉각수 히터(Coolant heater)의 2가지 열원을 이용하여 실내 난방을 수행하게 된다. 여기서, 히트펌프는 효율적인 부분이 월등히 뛰어난 장점은 있지만 사용 가능한 외부환경이 제한적이며 외부환경에 따라 최고 성능 편차가 심하다는 단점이 있다. 반면, 냉각수 히터는 어떠한 경우라도 원하는 만큼의 열을 가할 수 있는 장점은 있으나 소비전력량이 크다는 단점이 있다.A conventional air conditioning system for an electric vehicle to which such a heat pump system is applied performs indoor heating using two heat sources of a heat pump and a coolant heater when operating in an indoor heating mode. Here, the heat pump has the advantage of being far superior in efficiency, but has the disadvantage that the usable external environment is limited and the maximum performance varies greatly depending on the external environment. On the other hand, the cooling water heater has the advantage of being able to apply as much heat as desired in any case, but has the disadvantage of high power consumption.

따라서, 공조 시스템을 이용한 차량의 실내 난방 시 난방 성능을 신속히 증가시키기 위해 히트펌프와 냉각수 히터의 2개의 열원을 동시에 작동시키면 그만큼 배터리의 전력소모량도 증가되어 차량의 주행거리는 단축될 수밖에 없다. 전기 자동차의 경우 배터리의 전력소모량을 최소화하면서 주행거리를 증가시키는 것을 최선의 목표로 하고 있는 바, 사용자의 편의성을 향상시키기 위한 목표와 주행거리를 향상시키기 위한 목표는 서로 상충될 수밖에 없는 목표이다.Therefore, when the two heat sources, the heat pump and the coolant heater, are simultaneously operated to quickly increase heating performance when heating the interior of a vehicle using an air conditioning system, power consumption of the battery increases accordingly, and thus the driving distance of the vehicle is inevitably shortened. In the case of an electric vehicle, the best goal is to increase the mileage while minimizing power consumption of the battery. The goal of improving user convenience and the goal of improving the mileage are goals that inevitably conflict with each other.

한편, 전기 자동차의 히트펌프 시스템에서는 압축기를 통해 냉매를 압축하고 압축된 냉매를 공조 모드에 따라 외부열교환기 또는 내부열교환기로 전달하여 실내 내,난방을 수행하게 된다. 이때, 사용자가 실내 냉,난방 온도를 설정하면 제어부에서는 HVAC(Heating Ventilation Air Conditioning System) 모듈 내부에 구비된 내부열교환기의 주변 온도를 목표 온도(Target temperature)로 설정하고, 현재의 내부열교환기 주변 온도와 설정된 목표 온도의 온도차가 설정 오차 범위에 수렴될 때까지 PID 제어함으로써 실내 냉,난방을 수행하게 된다.Meanwhile, in a heat pump system of an electric vehicle, a refrigerant is compressed through a compressor and the compressed refrigerant is transferred to an external heat exchanger or an internal heat exchanger according to an air conditioning mode to perform indoor heating. At this time, when the user sets the indoor cooling/heating temperature, the controller sets the ambient temperature of the internal heat exchanger provided inside the HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning System) module as the target temperature, Indoor cooling and heating is performed by PID control until the temperature difference between the set target temperature converges within the set error range.

그러나, 이와 같은 히트펌프 시스템은 온도와 압력에 영향을 받게 되는 냉매의 특성상 차량의 외기온도가 -20도 이하의 저온 환경인 상황에서는, 외기온도에 따른 냉매의 온도 및 압력 변화로 인해 냉매의 특성이 변화되거나, 또는 HVAC 모듈 내의 내부열교환기 및 히터 코어의 위치에 따른 온도 편차(온도 저하량)와, HVAC 모듈 내부의 유로 형상 및 토출 풍량 등의 차이로 인한 온도 편차가 발생되어, 실제 히트펌프 구동 시 설정된 제어 조건으로 구동되더라도 사용자가 느끼는 실내 온도는 어느 정도의 편차가 발생할 수밖에 없다. 이와 같은 상황에도 불구하고 일반 사용자는 외기온도가 낮은 저온의 환경 하에서 차량의 실내 난방 온도를 높이기 위하여 빠른 웜업(Warm up)을 요구하고 있는 상황이기 때문에 이에 대한 대책이 절실하게 필요한 실정이다.However, due to the characteristics of the refrigerant that is affected by the temperature and pressure, such a heat pump system, in a low-temperature environment of -20 degrees or less outside the vehicle, the temperature and pressure of the refrigerant change according to the outside temperature. This change, or the temperature deviation (temperature drop) according to the position of the internal heat exchanger and the heater core in the HVAC module, and the temperature deviation due to the difference in the flow path shape and discharge air volume inside the HVAC module are generated, resulting in actual heat pump operation Even if the system is driven under the set control conditions, a certain degree of deviation occurs in the indoor temperature felt by the user. In spite of this situation, general users are demanding rapid warm-up in order to increase the indoor heating temperature of the vehicle in a low-temperature environment with low outside air temperature, so countermeasures against this situation are urgently needed.

대한민국 특허등록 제10-1815863호(2018.01.02)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1815863 (2018.01.02)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 4방밸브가 적용된 공조 시스템에서 특정 외기온도 환경에서 실내 난방 모드로 작동 시 초기 웜업(Warm up)을 신속하게 수행할 수 있으면서 배터리의 전력소모량을 절감시켜 차량의 주행거리 단축을 최소화할 수 있는 전기 자동차의 공조 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the above conventional problems, and the technical problem to be solved in the present invention is to warm up the initial warm-up when operating in the indoor heating mode in a specific outdoor temperature environment in an air conditioning system to which a four-way valve is applied. ) and to provide an air conditioning system and a control method for an electric vehicle capable of minimizing a reduction in the mileage of a vehicle by reducing power consumption of a battery while quickly performing the same.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 제어 방법은, (a) 현재의 공조 모드가 냉방 모드 또는 난방 모드로 설정되었는지 여부를 판단하는 단계와; (b) 현재의 공조 모드가 난방 모드로 설정된 경우, 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와; (c) 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 압축기의 PID 제어를 수행하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터의 PID 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.To solve the above technical problem, a control method of an air conditioning system for an electric vehicle according to the present invention includes the steps of (a) determining whether a current air conditioning mode is set to a cooling mode or a heating mode; (b) determining whether the current outdoor temperature is within a set range when the current air conditioning mode is set to the heating mode; (c) When the current outdoor temperature is within the set range, the temperature obtained by adding the first compensation temperature to the set temperature value set by the user is set as the target temperature value of the internal heat exchanger to perform PID control of the compressor for a certain period of time. and, at the same time, setting the temperature obtained by adding the second compensation temperature value to the set temperature value as the target temperature value of the heater core, and performing PID control of the cooling water electric heater for a predetermined period of time.

여기서, 본 발명에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 제어 방법은, 상기 (b) 단계에서 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우에, 내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청이 수신되었는지 여부를 판단하여, 내부열교환기 건조 모드로 진입 요청이 수신된 것으로 확인되면, 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 설정시간 동안 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 단계(b-1);를 더 포함할 수 있다.Here, the control method of the air conditioning system for an electric vehicle according to the present invention determines whether a request to enter the internal heat exchanger drying mode is received when the current outside air temperature is within the set range in step (b) , If it is confirmed that the request to enter the internal heat exchanger drying mode is received, entering the internal heat exchanger drying mode and performing a drying operation of the internal heat exchanger for a set time (b-1); may further include.

이 경우, 상기 (b-1) 단계의 내부열교환기 건조 모드로 진입 이후에, 제1단계에서 HVAC 모듈 내부의 히터 코어 및 블로워 팬을 일정시간 작동시켜 내부열교환기의 제습과 실내 난방을 수행하고, 제2단계에서 압축기를 설정된 최소 RPM으로 일정시간 동안 작동시켜 내부열교환기의 잔여 수분을 제거할 수 있다.In this case, after entering the internal heat exchanger drying mode in step (b-1), in the first step, the heater core and the blower fan inside the HVAC module are operated for a certain period of time to dehumidify the internal heat exchanger and heat the room. In step 2, the remaining moisture in the internal heat exchanger can be removed by operating the compressor at the set minimum RPM for a certain period of time.

또한, 상기 (b-1) 단계에서 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 중에, 사용자의 조작이나 설정된 조건에 의해 제상 모드 또는 냉방 모드로 변경되거나, 또는 공조 시스템이 오프(OFF)될 경우 내부열교환기의 건조 동작을 중지할 수 있다.In addition, during the drying operation of the internal heat exchanger in step (b-1), when the defrost mode or the cooling mode is changed by a user's operation or set conditions, or when the air conditioning system is turned off, the internal heat exchanger Drying operation can be stopped.

아울러, 배터리 리셋시 상기 (b-1) 단계의 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기의 건조 동작을 수행할 수 있다.In addition, when the battery is reset, the drying operation of the internal heat exchanger may be performed by entering the internal heat exchanger drying mode of step (b-1).

한편, 본 발명에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 제어 방법은, 상기 (a) 단계에서 현재의 공조 모드가 냉방 모드로 설정된 것으로 확인된 경우, 설정된 정상 냉방 모드로 동작하는 중에 난방 모드로의 포지션 전환이 발생되었는지의 여부를 판단하는 단계(a-1)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in the control method of the air conditioning system for an electric vehicle according to the present invention, when it is confirmed that the current air conditioning mode is set to the cooling mode in step (a), the position is switched to the heating mode while operating in the set normal cooling mode. A step (a-1) of determining whether or not has occurred may be further included.

이때, 상기 (a-1) 단계에서 난방 모드로의 포지션 전환이 발생되었는지 여부의 판단은 4방밸브의 포지션 전환 여부로 판단할 수 있다.At this time, whether or not the position conversion to the heating mode has occurred in step (a-1) can be determined by whether or not the position of the 4-way valve is switched.

그리고, 상기 (a-1) 단계에서 난방 모드로의 포지션 전환이 발생된 것으로 판단되면, 상기 (b-1) 단계의 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기의 건조 동작을 수행하고, 난방 모드로의 포지션 전환이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 설정된 정상 냉방 모드로 동작할 수 있다.And, if it is determined that the position conversion to the heating mode has occurred in the step (a-1), the internal heat exchanger drying mode of the step (b-1) is entered, the drying operation of the internal heat exchanger is performed, and the heating mode is performed. If it is determined that the position change of has not occurred, it may operate in the set normal cooling mode.

한편, 본 발명에 따른 전기 자동차용 공조 시스템은, 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와; 압축기로부터 배출되는 냉매를 공조 모드에 따라 외부열교환기 또는 내부열교환기로 전달하는 4방밸브와; 압축기 또는 내부열교환기로부터 전달되는 냉매를 자동차 외부의 공기와 열교환시키는 외부열교환기와; 외부열교환기에서 전달된 냉매를 HVAC 모듈 내부로 공급되는 공기와 열교환시키거나, 압축기에서 배출된 냉매를 HVAC 모듈 내부로 공급되는 공기와 열교환시키는 내부열교환기와; 내부열교환기 측에 설치되어 내부열교환기 주변의 온도롤 검출하는 제1온도센서와; 내부열교환기로부터 이격된 위치에 설치되어 냉각수 전기히터를 통해 가열된 냉각수가 공급되며, 내부열교환기를 거쳐 토출되는 공기를 가열하는 히터 코어와; 히터 코어 측에 설치되어 히터 코어 주변의 온도를 검출하는 제2온도센서와; HVAC 모듈 내부에 설치되며 내부열교환기로 공기를 송풍하는 블로워 팬과; 제1온도센서 및 제2온도센서로부터 검출된 온도값을 기반으로 압축기와 냉각수 전기히터 및 블로워 팬을 제어하는 제어부;를 포함하되, Meanwhile, an air conditioning system for an electric vehicle according to the present invention includes a compressor for compressing and discharging a refrigerant; A four-way valve for transferring the refrigerant discharged from the compressor to an external heat exchanger or an internal heat exchanger according to an air conditioning mode; an external heat exchanger for exchanging heat with air outside the vehicle and the refrigerant transferred from the compressor or the internal heat exchanger; an internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant transferred from the external heat exchanger and air supplied to the HVAC module, or exchanging heat with the air supplied to the HVAC module and the refrigerant discharged from the compressor; a first temperature sensor installed on the side of the internal heat exchanger to detect a temperature around the internal heat exchanger; a heater core installed at a position spaced apart from the internal heat exchanger, supplied with cooling water heated by the cooling water electric heater, and heating air discharged through the internal heat exchanger; a second temperature sensor installed on the side of the heater core to detect a temperature around the heater core; a blower fan installed inside the HVAC module and blowing air to the internal heat exchanger; A controller for controlling the compressor, the cooling water electric heater, and the blower fan based on the temperature values detected from the first temperature sensor and the second temperature sensor; including,

상기 제어부는, 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 상기 내부열교환기의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 상기 압축기를 PID 제어하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 상기 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터의 PID 제어하는 것을 특징으로 한다.When the current outside air temperature is within a set range, the control unit sets the temperature obtained by adding the first compensation temperature value to the set temperature value set by the user as the target temperature value of the internal heat exchanger to operate the compressor for a certain period of time. At the same time as the PID control, the temperature obtained by adding the second compensation temperature value to the set temperature value is set as the target temperature value of the heater core, and PID control of the cooling water electric heater is performed for a predetermined time.

여기서, 상기 제어부는 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우, 내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청이 수신되었는지 여부를 판단하여, 내부열교환기 건조 모드로 진입 요청이 수신된 것으로 확인되면, 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 설정시간 동안 내부열교환기의 건조 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.Here, the control unit determines whether a request to enter the internal heat exchanger drying mode is received when the current outdoor temperature is within a set range, and if it is confirmed that the request to enter the internal heat exchanger drying mode is received, the internal heat exchanger is dried. It can be controlled to enter the mode and perform the drying operation of the internal heat exchanger for a set time.

이 경우, 상기 제어부는, 내부열교환기 건조 모드로 진입 후, 제1단계에서 상기 HVAC 모듈 내부의 히터 코어 및 블로워 팬을 일정시간 작동시켜 내부열교환기의 제습과 실내 난방을 수행하도록 제어하고, 제2단계에서 압축기를 설정된 최소 RPM으로 일정시간 동안 작동시켜 내부열교환기의 잔여 수분을 제거하도록 제어할 수 있다.In this case, after the controller enters the internal heat exchanger drying mode, in the first step, the heater core and the blower fan inside the HVAC module are operated for a predetermined period of time to control the internal heat exchanger to dehumidify and heat the room, and in the second step The compressor can be operated for a certain period of time at the set minimum RPM to remove residual moisture in the internal heat exchanger.

그리고, 상기 제어부는 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 중에, 사용자의 조작이나 설정된 조건에 의해 제상 모드 또는 냉방 모드로 변경되거나, 또는 공조 시스템이 오프(OFF)될 경우 내부열교환기의 건조 동작을 중지하도록 제어할 수 있다.The control unit stops the drying operation of the internal heat exchanger when the defrost mode or the cooling mode is changed by a user's manipulation or a set condition while the internal heat exchanger is being dried, or when the air conditioning system is turned off. You can control it.

또한, 상기 제어부는 배터리 리셋시 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기의 건조 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the controller may control the internal heat exchanger to enter an internal heat exchanger drying mode and perform a drying operation of the internal heat exchanger when the battery is reset.

아울러, 상기 제어부는 냉방 모드에서 난방 모드로 포지션 전환이 발생된 것으로 판단되면, 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기의 건조 동작을 수행하도록 제어하고, 냉방 모드에서 난방 모드로 포지션 전환이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 설정된 정상 냉방 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.In addition, when it is determined that the position change from the cooling mode to the heating mode has occurred, the control unit enters the internal heat exchanger drying mode and controls the internal heat exchanger to perform a drying operation. If it is determined, it can be controlled to operate in the set normal cooling mode.

본 발명의 전기 자동차용 공조 시스템 및 그 제어방법에 따르면, 기존에는 저온의 외기온도 환경에 따른 냉매의 특성 변화나, 내부열교환기와 히터 코어의 설치위치에 따른 온도 편차(온도 저하량), HVAC 모듈 내부의 유로 형상 및 토출 풍량 등의 차이에 따른 온도 편차에 따라 실제 히트펌프 구동 시 설정된 제어 조건에 의해 구동되더라도 사용자가 느끼는 실내 온도에 일정수준의 편차가 발생하였으나, 본 발명의 공조 시스템 및 그 제어방법에 따르면, 현재 차량의 외기온도가 설정된 온도범위 내에 존재할 경우, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 압축기를 PID 제어하는 동시에, 상기 설정온도값에 상기 제1 보상온도값과 다른 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터를 PID 제어함으로써, 차량의 외기온도가 낮은 저온 환경에서도 단순하고 간단한 제어 로직을 통해 실내 웜업(warm up)을 신속하게 수행할 수 있고, 웜업 이후 PID 제어에 의해 안정화된 상태에서는 내부열교환기 주변 온도가 히터 코어 주변 온도보다 더 높은 온도로 유지되어 냉각수 전기히터가 거의 동작하지 않는 로직을 구현할 수 있기 때문에 전력소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다. According to the air conditioning system for an electric vehicle and its control method of the present invention, in the past, a change in the characteristics of a refrigerant according to a low-temperature outdoor temperature environment, a temperature deviation (amount of temperature decrease) according to the installation position of an internal heat exchanger and a heater core, and an HVAC module Depending on the temperature deviation due to the difference in the shape of the internal flow path and the discharge air volume, a certain level of deviation occurred in the room temperature felt by the user even when the heat pump was driven according to the control conditions set during the actual operation of the heat pump, but the air conditioning system and control thereof of the present invention According to the method, when the current outside air temperature of the vehicle is within the set temperature range, the temperature obtained by adding the first compensation temperature value to the set temperature value set by the user is set as the target temperature value of the internal heat exchanger, and the PID compressor is operated for a certain period of time. At the same time, by setting the temperature obtained by adding the second compensation temperature value different from the first compensation temperature value to the set temperature value as the target temperature value of the heater core, PID controls the coolant electric heater for a certain period of time, thereby controlling the outside air temperature of the vehicle. Even in a low-temperature environment with low temperature, it is possible to quickly warm up the room through a simple control logic, and after warm-up, in a state stabilized by PID control, the ambient temperature of the internal heat exchanger is higher than the ambient temperature of the heater core Since it is possible to implement a logic in which the cooling water electric heater hardly operates by being maintained at , there is an advantage in that power consumption can be minimized.

아울러, 히트펌프 시스템 동작에 따른 여러 제약 조건이나 구동 환경에 관계 없이 단순한 제어 로직을 통해 목표 온도(Target temperature) 온도를 제어할 수 있고, 총 주행거리가 낮은 저온 환경에서도 높은 수준의 저온 연비 달성이 가능해지기 때문에 저온 주행거리를 상온 대비 80% 이상 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the target temperature can be controlled through a simple control logic regardless of various constraints or driving environments according to the operation of the heat pump system, and a high level of low-temperature fuel efficiency can be achieved even in a low-temperature environment with a low total mileage. Since this becomes possible, it has the effect of increasing the low-temperature mileage by more than 80% compared to room temperature.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 구성을 보여주는 구성도.
도 2는 공조 시스템이 냉방 모드로 작동될 때의 냉매의 흐름을 보여주는 모식도.
도 3은 공조 시스템이 난방 모드로 작동될 때의 냉매의 흐름을 보여주는 모식도.
도 4는 공조 시스템이 냉방 모드 및 배터리 냉각 모드로 동시 작동될 때의 냉매의 흐름을 보여주는 모식도.
도 5는 외기온도가 낮은 저온 환경에서 공조 시스템이 난방 모드로 작동될 경우 내부열교환기 및 히터 코어가 동시 작동되어 실내 웜업을 수행하는 것을 보여주는 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 공조 시스템의 제어 방법을 보여주는 플로우 차트.
도 7은 공조 시스템이 난방 모드로 작동 시 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 서로 다른 특정 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기 및 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 압축기 및 냉각수 전기히터의 PID 제어가 이루어지는 것을 수식관계로 나타낸 다이어그램.
1 is a configuration diagram showing the configuration of an air conditioning system for an electric vehicle according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the flow of refrigerant when the air conditioning system is operated in a cooling mode.
Figure 3 is a schematic diagram showing the flow of refrigerant when the air conditioning system is operated in a heating mode.
Figure 4 is a schematic diagram showing the flow of refrigerant when the air conditioning system is simultaneously operated in a cooling mode and a battery cooling mode.
5 is a conceptual diagram showing that an internal heat exchanger and a heater core are simultaneously operated to perform indoor warm-up when an air conditioning system is operated in a heating mode in a low-temperature environment with a low outdoor temperature.
6 is a flow chart showing a control method of an air conditioning system according to the present invention.
7 is a PID control of the compressor and the cooling water electric heater by setting the temperature obtained by adding a different specific compensation temperature value to the set temperature value set by the user as the target temperature value of the internal heat exchanger and heater core when the air conditioning system operates in a heating mode. Diagram that shows that is made up of equations.

아래에서는 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 국한되지 않는다. 또한, 상세한 설명 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미함을 밝혀둔다.However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, parts marked with the same reference numerals throughout the detailed description indicate the same components.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 공조 시스템 및 그 제어 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an air conditioning system for an electric vehicle and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 전체 구성을 보여주는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 공조 시스템(100)은, 특정 위치에 배치되어 특정 역할을 수행하는 압축기(110), 4방밸브(120), 외부열교환기(130), 내부열교환기(140), 전장품 냉각회로부(160), 제1팽창밸브(170), 배터리 칠러(190), 제2팽창밸브(191)와, 공조 모드에 따라 상기 압축기(110), 4방밸브(120), 냉각수 전기히터(104), 제1 및 제2팽창밸브(170, 191)를 각각 제어하는 제어부(Electric HVAC vehicle control unit, EHVCU)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1 , an air conditioning system 100 for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a compressor 110 disposed at a specific location and performing a specific role, a 4-way valve 120, and an external heat exchanger 130 ), the internal heat exchanger 140, the electric appliance cooling circuit part 160, the first expansion valve 170, the battery chiller 190, the second expansion valve 191, and the compressor 110 according to the air conditioning mode, It is configured to include a control unit (Electric HVAC vehicle control unit, EHVCU) that controls the valve 120, the cooling water electric heater 104, and the first and second expansion valves 170 and 191, respectively.

압축기(110)는 냉매를 압축하여 토출하는 구성으로, 제어부를 통해 압축기(110)의 RPM을 PID 제어(Proportional Integral Differential Control)할 수 있는 전동식 압축기가 구비된다.The compressor 110 compresses and discharges the refrigerant, and includes an electric compressor capable of controlling the RPM of the compressor 110 via PID (Proportional Integral Differential Control) through a controller.

이러한 압축기(110)는 사용자에 의해 실내 온도 조절이 이루어질 경우, 제어부에서는 내부열교환기(140) 주변의 온도를 목표 온도(Target temperature)로 설정하여, 상기 설정된 목표 온도와 온도 센서로부터 측정된 현재 내부열교환기(140) 주변의 온도 차이가 기설정된 오차 범위 내에 수렴될 때까지 피드백(feedback) 제어를 통해 압축기(110)를 PID 제어함으로써 실내 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다.When the indoor temperature of the compressor 110 is controlled by the user, the control unit sets the temperature around the internal heat exchanger 140 as a target temperature, and the set target temperature and the current internal heat exchanger measured from the temperature sensor (140) Indoor cooling or heating may be performed by PID controlling the compressor 110 through feedback control until the ambient temperature difference converges within a preset error range.

4방밸브(120)는 압축기(110)로부터 배출되는 냉매를 공조 모드에 따라 외부열교환기(130)로 전달하거나 내부열교환기(140)로 전달하는 구성으로, 제어부의 제어를 통해 냉매의 흐름을 특정 방향으로 유도할 수 있다.The four-way valve 120 transfers the refrigerant discharged from the compressor 110 to the external heat exchanger 130 or to the internal heat exchanger 140 according to the air conditioning mode, and specifies the flow of the refrigerant through the control of the controller. direction can be induced.

외부열교환기(130)는 압축기(110) 또는 내부열교환기(140)로부터 전달되는 냉매를 자동차 외부의 공기와 열교환시키는 기능을 하고, 내부열교환기(140)는 외부열교환기(130)에서 전달된 냉매를 탑승객이 위치한 실내로 공급되는 공기와 열교환시키거나, 압축기(110)에서 배출된 냉매를 실내로 공급되는 공기와 열교환시키는 기능을 한다. The external heat exchanger 130 functions to heat exchange the refrigerant transferred from the compressor 110 or the internal heat exchanger 140 with air outside the vehicle, and the internal heat exchanger 140 transfers the refrigerant transferred from the external heat exchanger 130 It serves to exchange heat with air supplied to the room where the occupant is located, or to exchange heat with the air supplied to the room with the refrigerant discharged from the compressor 110.

제1팽창밸브(170)는 내부열교환기(140)로 인입되거나 내부열교환기(140)로부터 배출되는 냉매라인 상에 배치되어, 제어부에서 전송되는 제어신호에 따라 작동되어 냉매를 팽창시킬 수 있다. 이때, 상기 제1팽창밸브(170)로는 PID 제어에 의해 개도량 조절이 가능한 전자식 팽창밸브(Electronic Expansion Valve; EEV)가 사용될 수 있다.The first expansion valve 170 may be disposed on a refrigerant line drawn into or discharged from the internal heat exchanger 140 and operated according to a control signal transmitted from the controller to expand the refrigerant. At this time, as the first expansion valve 170, an electronic expansion valve (EEV) capable of adjusting the amount of opening by PID control may be used.

전장품 냉각회로부(160)는 외부열교환기(130)와 인접하여 장착되고, 공조 모드에 따라 자동차에 탑재된 전장부품으로부터 발생되는 열을 흡수하여 외부로 배출하는 기능을 한다.The electrical component cooling circuit unit 160 is mounted adjacent to the external heat exchanger 130 and functions to absorb heat generated from electrical components installed in the vehicle and discharge it to the outside according to the air conditioning mode.

상기 전장품 냉각회로부(160)에는 외부열교환기(130)와 4방밸브(120) 사이에 장착되어 상기 외부열교환기(130)로부터 배출되는 냉매와 전장품 냉각수 유로(162)를 따라 유동하는 냉각수를 서로 열교환시키는 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)가 구비된다.The electrical component cooling circuit part 160 is installed between the external heat exchanger 130 and the 4-way valve 120 to transfer the refrigerant discharged from the external heat exchanger 130 and the cooling water flowing along the electrical component cooling water passage 162 to each other. A refrigerant/electrical cooling water heat exchanger 161 for exchanging heat is provided.

전장품 냉각수 유로(162)는 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)와 전장품 라디에이터(163)를 연결하는 하나의 냉각수 유동 통로를 형성하고 있으며, 전장품냉각수 바이패스 유로(167) 상에는 자동차에 탑재된 전장부품으로부터 발생되는 열을 흡수하는 전장품 냉각수단(164) 및 냉각수의 일방향 유동을 발생시키는 전장품 냉각수 순환펌프(165)가 장착되고, 전장품 냉각수 유로(162)와 전장품냉각수 바이패스 유로(167)의 교차 지점에는 전장품 냉각용 3방밸브(166)가 장착된다.The electrical component cooling water passage 162 forms one coolant flow passage connecting the refrigerant/electric component cooling water heat exchanger 161 and the electrical component radiator 163, and the electrical component installed in the vehicle is on the electrical component cooling water bypass passage 167. An electrical component cooling means 164 for absorbing heat generated from the electrical component and an electrical component cooling water circulation pump 165 generating a one-way flow of the cooling water are mounted, and the intersection point of the electrical component cooling water passage 162 and the electrical component cooling water bypass passage 167 A three-way valve 166 for cooling electrical components is installed.

그리고, 전장품 라디에이터(163)는 외부열교환기(130)와 인접하게 장착되어 전장품 냉각수 유로(162)를 통해 유동하는 냉각수의 열을 방출시킨다. 이때, 경우에 따라 전장품 냉각회로부(160)를 이용하여 자동차에 탑재된 전장부품으로부터 발생되는 열을 흡수하여 전장품 라디에이터(163)만으로 방출시킬 수 있으며, 별도의 냉각팬(168)을 설치하여 방열을 촉진시킬 수 있다. In addition, the electrical component radiator 163 is mounted adjacent to the external heat exchanger 130 and discharges heat of the cooling water flowing through the electrical component cooling water passage 162 . At this time, in some cases, heat generated from electric components mounted in the vehicle can be absorbed by using the electric component cooling circuit unit 160 and released only through the electric component radiator 163, and a separate cooling fan 168 is installed to dissipate heat. can promote

한편, 냉매의 흐름을 특정 방향으로 유도하는 4방밸브(120)는 제1포트(121), 제2포트(122), 제3포트(123) 및 제4포트(124)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the four-way valve 120 for inducing the flow of refrigerant in a specific direction is configured to include a first port 121, a second port 122, a third port 123, and a fourth port 124. .

구체적으로, 4방밸브의 제1포트(121)는 공조 모드에 관계없이 항상 압축기(120)로부터 배출된 냉매가 인입되는 냉매 유입구이며, 제2포트(122)는 공조 모드에 따라 제1포트(121) 또는 제3포트(123)에 선택적으로 연통되는 냉매 입출구로서, HVAC 모듈(101) 내부에 배치된 내부열교환기(140)와 연결된다.Specifically, the first port 121 of the four-way valve is a refrigerant inlet through which the refrigerant discharged from the compressor 120 is always introduced regardless of the air conditioning mode, and the second port 122 is the first port ( 121) or a refrigerant inlet and outlet selectively communicated with the third port 123, and is connected to the internal heat exchanger 140 disposed inside the HVAC module 101.

그리고, 4방밸브의 제3포트(123)는 공조 모드에 따라 제2포트(122)와 제4포트(124)에 선택적으로 연통되는 냉매 출구로서, 냉매 흐름상 압축기(110)의 전단에 배치되는 중간열교환기(180)와 연결된다.In addition, the third port 123 of the four-way valve is a refrigerant outlet that selectively communicates with the second port 122 and the fourth port 124 according to the air conditioning mode, and is disposed at the front end of the compressor 110 on the refrigerant flow. It is connected to the intermediate heat exchanger 180.

또한, 4방밸브의 제4포트(122)는 공조 모드에 따라 제1포트(121)와 제3포트(123)에 선택적으로 연통되는 냉매 입출구로서, 전장품 냉각회로부의 냉매/전장품냉각수 열교환기(111)와 연결된다.In addition, the fourth port 122 of the four-way valve is a refrigerant inlet and outlet that selectively communicates with the first port 121 and the third port 123 according to the air conditioning mode, and the refrigerant/electrical cooling water heat exchanger of the electrical component cooling circuit ( 111) are connected.

아울러, 상기 4방밸브의 각 포트들은 제1포트(121)가 제2포트(122)와 연통된 경우에는 제3포트(123)는 제4포트(124)와 연통되고, 제1포트(121)가 제4포트(124)와 연통된 경우에는 제2포트(122)는 제3포트(123)와 연통된다.In addition, when each port of the four-way valve communicates with the first port 121 and the second port 122, the third port 123 communicates with the fourth port 124, and the first port 121 ) is in communication with the fourth port 124, the second port 122 is in communication with the third port 123.

이에 따라, 상기 4방밸브의 제1포트(121)가 제4포트(124)와 연통되는 경우에는 압축기(110)로부터 배출된 냉매를 전장품 냉각회로부(160)의 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)로 전달하고, 제4포트(124)가 제3포트(123)와 연통되는 경우에는 전장품 냉각회로부의 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)를 거쳐온 냉매를 냉매 흐름상 압축기(110)의 전단에 배치되는 중간열교환기(180)로 전달한다.Accordingly, when the first port 121 of the four-way valve communicates with the fourth port 124, the refrigerant discharged from the compressor 110 is transferred to the refrigerant/electrical cooling water heat exchanger 161 of the electrical component cooling circuit unit 160. ), and when the fourth port 124 communicates with the third port 123, the refrigerant passing through the refrigerant/electrical cooling water heat exchanger 161 of the electrical component cooling circuit is transferred to the front end of the compressor 110 on the refrigerant flow It is transferred to the intermediate heat exchanger 180 disposed in.

한편, 외부열교환기(130)와 내부열교환기(140) 사이를 연결하는 냉매라인 상에는 외부열교환기(130)로부터 배출되는 냉매가 분기되거나 합류되는 제1분기점(181)이 마련되고, 4방밸브(120)의 제3포트(123)와 압축기(110) 사이를 연결하는 냉매라인 상에는 4방밸브(120)를 거쳐 나온 냉매가 분기되거나 합류되는 제2분기점(182)이 마련된다.On the other hand, on the refrigerant line connecting the external heat exchanger 130 and the internal heat exchanger 140, a first branch point 181 at which the refrigerant discharged from the external heat exchanger 130 diverges or joins is provided, and a four-way valve ( A second branching point 182 is provided on the refrigerant line connecting the third port 123 of the 120 and the compressor 110, where the refrigerant passing through the 4-way valve 120 diverges or joins.

이때, 상기 제2분기점(182)은 배터리 칠러(190)에서 나온 냉매의 과열도와 성능을 보다 증가시킬 수 있도록 중간열교환기(180) 이전 위치에 위치시키는 것이 바람직하다.At this time, the second branch point 182 is preferably located at a position before the intermediate heat exchanger 180 so that the superheat and performance of the refrigerant discharged from the battery chiller 190 can be further increased.

그리고, 상기 제1분기점(181)과 제2분기점(182)을 연결하는 별도의 냉매분기라인 상에는 배터리 칠러(190)가 장착되며, 공조 모드에 따라 외부열교환기(130)로부터 배출된 냉매를 제2팽창밸브(191)로 유입시켜 배터리 칠러(190)에서 열교환을 통해 배터리를 냉각시킬 수 있다. In addition, a battery chiller 190 is mounted on a separate refrigerant branch line connecting the first branch point 181 and the second branch point 182, and the refrigerant discharged from the external heat exchanger 130 is removed according to the air conditioning mode. 2 The battery may be cooled through heat exchange in the battery chiller 190 by flowing into the expansion valve 191 .

이 경우, 상기 배터리 칠러(190) 측에 설치되는 제2팽창밸브(191)는 솔레노이드 방식으로 온/오프(ON/OFF) 개폐동작만이 가능하고 개도량 조절이 불가능한 팽창밸브가 사용되거나, 또는 상기 내부열교환기(140) 측에 설치되는 제1팽창밸브(170)와 같이 PID 제어에 의해 개도량 조절이 가능한 전자식 팽창밸브(EEV)가 사용될 수 있다. 그리고, 냉매가 배출되는 배터리 칠러(190)의 출구 측 배관라인 상에는 냉매의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(192)가 장착될 수 있다.In this case, the second expansion valve 191 installed on the side of the battery chiller 190 is a solenoid-type expansion valve capable of ON/OFF opening and closing operations and cannot adjust the amount of opening, or Like the first expansion valve 170 installed on the side of the internal heat exchanger 140, an electronic expansion valve (EEV) capable of adjusting the amount of opening by PID control may be used. In addition, a check valve 192 for preventing a reverse flow of the refrigerant may be mounted on a pipeline on the outlet side of the battery chiller 190 through which the refrigerant is discharged.

중간열교환기(180)는 IHX(Intermediate Heat Exchanger)로도 약칭되는 구성으로서, 제1팽창밸브(170) 및 내부열교환기(140)를 통과하기 전의 냉매와 통과한 후의 냉매 간의 열교환을 위해 마련되는 구성이다. The intermediate heat exchanger 180 is also abbreviated as IHX (Intermediate Heat Exchanger), and is a configuration provided for heat exchange between the refrigerant before passing through the first expansion valve 170 and the internal heat exchanger 140 and the refrigerant after passing therethrough. .

이러한 중간열교환기(180)는 외부열교환기(130)와 내부열교환기(140) 사이를 연결하는 냉매라인의 제1분기점(181)과 외부열교환기(130) 사이에 장착되어, 공조 모드에 따라 외부열교환기(130)로부터 배출되는 냉매를 열교환시킨 후 내부열교환기(140)에 전달하거나, 내부열교환기(140)로부터 배출되는 냉매를 열교환시킨 후 외부열교환기(130)에 전달하게 된다.The intermediate heat exchanger 180 is mounted between the first branch point 181 of the refrigerant line connecting the external heat exchanger 130 and the internal heat exchanger 140 and the external heat exchanger 130, depending on the air conditioning mode. The refrigerant discharged from the heat exchanger 130 is heat exchanged and then transferred to the internal heat exchanger 140, or the refrigerant discharged from the internal heat exchanger 140 is heat exchanged and then transferred to the external heat exchanger 130.

이 경우, 상기 중간열교환기(180)는 제1팽창밸브(170) 측으로 냉매를 전달하는 외측관로와, 어큐뮬레이터(150)와 압축기(110) 측으로 냉매를 전달하는 내측관로를 포함하는 이중관 형태의 열교환기로 구성될 수 있다. 여기서 제1팽창밸브(170) 측에 연결된 외측관로에는 압력과 온도가 상대적으로 높은 냉매가 유동하며, 내측관로에는 압력과 온도가 상대적으로 낮은 냉매가 유동할 수 있다.In this case, the intermediate heat exchanger 180 is heat exchanger in the form of a double pipe including an outer conduit for delivering refrigerant to the first expansion valve 170 and an inner conduit for conveying refrigerant to the accumulator 150 and the compressor 110. It may consist of groups. Here, a refrigerant having a relatively high pressure and temperature may flow in the outer conduit connected to the first expansion valve 170, and a refrigerant having a relatively low pressure and temperature may flow in the inner conduit.

한편, HVAC 모듈(101)의 내부에는 냉각수 전기히터(104)에 의해 가열된 냉각수가 유입되는 히터 코어(103)가 장착된다. 상기 히터 코어(103)는 자동차 실내로 공급되는 공기 유로 내부에 장착되어, 공조 모드가 난방 모드, 제습 모드 또는 제상 모드일 경우 자동차 실내로 공급되는 공기에 열을 가하게 되며, 상기 히터 코어(103)로 공급되는 냉각수의 온도는 제어부에 의한 냉각수 전기히터(104)의 PID 제어를 통해 온도가 조절될 수 있다. Meanwhile, inside the HVAC module 101, a heater core 103 into which cooling water heated by the cooling water electric heater 104 flows is mounted. The heater core 103 is mounted inside the air flow path supplied to the interior of the vehicle, and applies heat to the air supplied to the interior of the vehicle when the air conditioning mode is a heating mode, dehumidification mode, or defrosting mode, and the heater core 103 The temperature of the cooling water supplied to the cooling water may be adjusted through PID control of the cooling water electric heater 104 by the control unit.

이때, 상기 히터 코어(103) 측에는 히터 코어(103)의 주변의 온도를 검출할 수 있는 제2온도센서(108)가 설치된다. 상기 제2온도센서(108)는 히터 코어(103)가 설치되어 있는 HVAC 모듈(101) 내부 덕트(Duct)의 현재 온도를 검출하여 제어부로 전송하고, 제어부에서는 상기 제2온도센서(108)를 통해 검출된 히터 코어(103) 주변의 온도가 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 오차범위 내로 도달될 때까지 냉각수 전기히터(104)를 PID 제어할 수 있다. 아울러, HVAC 모듈(101)의 내부에는 제어부에 의해 제어되며 내부열교환기(140)로 공기를 송풍시킬 수 있는 블로워 팬(102)이 설치된다.At this time, a second temperature sensor 108 capable of detecting a temperature around the heater core 103 is installed on the side of the heater core 103 . The second temperature sensor 108 detects the current temperature of the internal duct of the HVAC module 101 in which the heater core 103 is installed and transmits the detected temperature to the control unit, and the control unit transmits the second temperature sensor 108 The cooling water electric heater 104 may be PID controlled until the temperature around the heater core 103 detected through the above method reaches a set temperature value set by the user within an error range. In addition, a blower fan 102 capable of blowing air to the internal heat exchanger 140 and controlled by the control unit is installed inside the HVAC module 101 .

전장품 냉각회로부(160)는 히트펌프 시스템의 공조 모드가 난방 모드 또는 냉방 모드일 경우 작동하도록 제어되며, 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)는 냉방 모드에서는 전장품 냉각수를 이용하여 수냉식 응축기로 작동되고, 난방 모드에서는 전장품에서 발생된 열을 흡수하는 증발기로 작동된다.The electrical component cooling circuit unit 160 is controlled to operate when the air conditioning mode of the heat pump system is a heating mode or a cooling mode, and the refrigerant/electric component cooling water heat exchanger 161 uses electrical component cooling water in the cooling mode to operate as a water-cooled condenser, In heating mode, it operates as an evaporator that absorbs heat generated from electrical components.

한편, 제어부는 공조 시스템(100)이 냉방 모드로 운용될 경우, 사용자의 온도 설정에 따른 목표 증발기온과 현재 증발기온의 차이가 오차 범위에 수렴될 때까지 압축기(110)를 PID 제어함으로써 실내 냉방을 수행할 수 있다.Meanwhile, when the air conditioning system 100 is operated in the cooling mode, the control unit PID controls the compressor 110 until the difference between the target evaporator temperature according to the user's temperature setting and the current evaporation temperature converges within the error range, thereby cooling the room. can be performed.

즉, 공조 시스템(100)이 냉방 모드로 작동될 경우 내부열교환기(140)는 증발기로서 기능을 하게 되며, 제어부에서는 증발기 기능을 하는 내부열교환기(140)의 온도를 목표 증발기온으로 설정하고, 내부열교환기(140) 주변에 설치된 온도센서(미도시)를 통해 검출된 현재 증발기온과 상기 목표 증발기온의 차이가 기 설정된 오차 범위에 수렴될 때까지 압축기(110) RPM에 대한 PID 제어를 수행함으로써 실내 냉방을 수행할 수 있다.That is, when the air conditioning system 100 is operated in the cooling mode, the internal heat exchanger 140 functions as an evaporator, and the control unit sets the temperature of the internal heat exchanger 140 functioning as an evaporator to the target evaporator temperature, and the internal heat exchanger (140) Room cooling by performing PID control of the RPM of the compressor 110 until the difference between the current evaporator temperature detected through a temperature sensor (not shown) installed around and the target evaporator temperature converges within a preset error range. can be performed.

이와 반대로, 공조 시스템(100)이 난방 모드로 작동될 경우에는 내부열교환기(140)는 응축기로서 기능을 하게 되며, 제어부에서는 응축기 기능을 하는 내부열교환기(140)의 온도를 목표 온도로 설정하고, 제1온도센서(107)를 통해 검출된 내부열교환기(140)의 현재 온도와 상기 목표 온도의 차이가 기 설정된 오차 범위에 수렴될 때까지 압축기(110) RPM에 대한 PID 제어를 수행함으로써 실내 난방을 수행할 수 있다.Conversely, when the air conditioning system 100 is operated in the heating mode, the internal heat exchanger 140 functions as a condenser, and the control unit sets the temperature of the internal heat exchanger 140 functioning as a condenser to a target temperature, 1. Indoor heating is performed by performing PID control of the RPM of the compressor 110 until the difference between the current temperature of the internal heat exchanger 140 detected through the temperature sensor 107 and the target temperature converges within a preset error range. can do.

아울러, 상기 제어부에서는 히터 코어(103)의 온도를 목표 온도로 설정하고, 제2온도센서(108)를 통해 검출된 히터 코어(103)의 현재 온도와 상기 목표 온도의 차이가 기 설정된 오차 범위에 수렴될 때까지 냉각수 전기히터(104)에 대한 PID 제어를 수행함으로써 실내 난방을 수행할 수 있다.In addition, the control unit sets the temperature of the heater core 103 as a target temperature, and the difference between the current temperature of the heater core 103 detected through the second temperature sensor 108 and the target temperature falls within a preset error range. Room heating may be performed by performing PID control of the cooling water electric heater 104 until convergence.

이하에서는 본 발명에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 각 공조 모드에 대해서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each air conditioning mode of the air conditioning system for an electric vehicle according to the present invention will be described in detail.

도 2 내지 도 4에는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 공조 시스템의 냉방 모드, 난방 모드, 냉방 및 배터리 냉각 모드 시 각각의 냉매 흐름을 나타내는 냉매 순환 흐름도가 도시되어 있다.2 to 4 are refrigerant circulation flow charts illustrating respective refrigerant flows in a cooling mode, a heating mode, a cooling mode, and a battery cooling mode of the air conditioning system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2에 도시된 냉방 모드의 경우에 대해 설명하기로 한다.First, the case of the cooling mode shown in FIG. 2 will be described.

냉방 모드 시 냉매의 흐름은 "압축기(110) - 4방밸브(120) - 전장품 냉각회로부(160, 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)가 수냉식 응축기로 기능) - 외부열교환기(130, 응축기로 기능) - 중간열교환기(180) - 내부열교환기(140, 증발기로 기능) - 4방밸브(120) - 어큐뮬레이터(150) - 압축기(110)" 순으로 유동하도록 제어된다.In the cooling mode, the flow of refrigerant is "compressor (110) - 4-way valve (120) - electrical component cooling circuit (160, refrigerant / electrical component cooling water heat exchanger (161) functions as a water-cooled condenser) - external heat exchanger (130, condenser) Function) - Intermediate heat exchanger (180) - Internal heat exchanger (140, functions as an evaporator) - 4-way valve (120) - Accumulator (150) - Compressor (110) It is controlled to flow in this order.

냉방 모드에서 4방밸브(120)는 압축기(110)로부터 배출되는 냉매가 외부열교환기(130)로 인입되고, 내부열교환기(140)로부터 배출되는 냉매가 압축기(110)로 인입되도록 4방밸브(120)의 제1포트(121)가 제4포트(124)와 연통되고, 제2포트(122)는 제3포트(123)와 연통된다.In the cooling mode, the 4-way valve 120 is a 4-way valve so that the refrigerant discharged from the compressor 110 is introduced into the external heat exchanger 130 and the refrigerant discharged from the internal heat exchanger 140 is introduced into the compressor 110 ( 120, the first port 121 communicates with the fourth port 124, and the second port 122 communicates with the third port 123.

그리고, 내부열교환기(140)는 공조 모드에 따라 외부열교환기(130)에서 전달된 냉매를 자동차의 실내로 공급되는 공기와 열교환시키거나, 압축기(110)에서 배출된 냉매를 자동차 실내로 공급되는 공기와 열교환시키게 된다.Also, the internal heat exchanger 140 exchanges heat with the air supplied from the external heat exchanger 130 to the refrigerant delivered from the external heat exchanger 130 according to the air conditioning mode, or transfers the refrigerant discharged from the compressor 110 to the air supplied to the interior of the vehicle. will exchange heat with

구체적으로, 내부열교환기(140)의 한쪽 포트는 공조 모드에 따라 HVAC 모듈(101) 내부로 유입된 공기로부터 열을 흡수한 냉매를 배출하거나, 자동차 실내로 공급되는 공기에 열을 제공하기 위한 냉매가 유입되는 통로로서 기능을 하고, 다른 한쪽 포트는 공조 모드에 따라 HVAC 모듈(101) 내부로 유입된 공기로부터 열을 흡수하는 냉매가 유입되거나, 자동차 실내로 공급되는 공기에 열을 제공한 냉매를 배출하는 통로로서 기능을 한다.Specifically, one port of the internal heat exchanger 140 discharges the refrigerant that absorbs heat from the air introduced into the HVAC module 101 according to the air conditioning mode, or the refrigerant for providing heat to the air supplied to the vehicle interior Functions as an inlet passage, and the other port introduces a refrigerant that absorbs heat from the air introduced into the HVAC module 101 according to the air conditioning mode, or discharges the refrigerant that provides heat to the air supplied to the interior of the vehicle. function as a passageway.

여기서, 공조 모드가 냉방 모드로 운용될 경우 내부열교환기(140)는 증발기로서 기능을 하게 되는데, 외부열교환기(130)로부터 전달된 냉매는 제1팽창밸브(170)에서 팽창된 후 저온 상태로 내부열교환기(140) 내부로 인입되어 자동차 실내로 공급되는 공기와 열교환된다.Here, when the air conditioning mode is operated in the cooling mode, the internal heat exchanger 140 functions as an evaporator, and the refrigerant transferred from the external heat exchanger 130 is expanded in the first expansion valve 170 and then It is drawn into the exchanger 140 and exchanges heat with the air supplied to the interior of the vehicle.

어큐뮬레이터(150)는 중간열교환기(180)와 압축기(110) 사이에 장착되어, 내부열교환기(140)로부터 배출되는 냉매를 4방밸브(120)를 통해 흡수한 후 압축기(110)로 전달한다.The accumulator 150 is installed between the intermediate heat exchanger 180 and the compressor 110, absorbs the refrigerant discharged from the internal heat exchanger 140 through the 4-way valve 120 and transfers it to the compressor 110.

그리고, 전장품 냉각회로부(160)는 공조 모드가 냉방 모드인 경우 작동될 수 있으며, 이 경우 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)는 전장품 냉각수를 이용하여 수냉식 응축기로 작동됨으로써, 냉매/전장품냉각수 열교환기(161) 내부의 냉매를 더욱 냉각시킬 수 있어, 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the electrical component cooling circuit unit 160 may be operated when the air conditioning mode is a cooling mode, and in this case, the refrigerant/electronic component cooling water heat exchanger 161 is operated as a water-cooled condenser using the electrical component cooling water, so that the refrigerant/electronic component cooling water heat exchanger (161) The refrigerant inside can be further cooled, and the cooling performance can be improved.

여기서, 도 2에 나타낸 냉방 모드는 배터리 냉각이 필요하지 않은 외기온 조건에서의 운전 모드로서, 제2팽창밸브(191)는 폐쇄(Clsoe)시켜 중간열교환기(180)의 출구 측 냉매라인을 분기시킨 배터리 냉각 유로가 개방되지 않도록 하여, 배터리 칠러(190)로 냉매가 유동되지 않도록 한다. Here, the cooling mode shown in FIG. 2 is an operation mode under an ambient temperature condition in which battery cooling is not required, and the second expansion valve 191 is closed to branch the outlet side refrigerant line of the intermediate heat exchanger 180. The battery cooling passage is not opened so that the refrigerant does not flow into the battery chiller 190 .

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명의 난방 모드에 대해 설명하기로 한다.Next, with reference to FIG. 3, the heating mode of the present invention will be described.

난방 모드일 경우, 냉매의 흐름은 "압축기(110) - 4방밸브(120) - 내부열교환기(140, 응축기로 기능) - 외부열교환기(130, 증발기로 기능) - 전장품 냉각회로부(160, 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)가 증발기로 기능) - 4방밸브(120) - 어큐뮬레이터(150) - 압축기(110)" 순으로 유동하도록 제어될 수 있다.In the case of heating mode, the flow of refrigerant is "compressor (110) - 4-way valve (120) - internal heat exchanger (140, functioning as a condenser) - external heat exchanger (130, functioning as an evaporator) - electrical component cooling circuit (160, refrigerant) / The cooling water heat exchanger 161 functions as an evaporator) - 4-way valve 120 - accumulator 150 - compressor 110" can be controlled to flow in this order.

4방밸브(120)는 압축기(110)로부터 배출되는 냉매가 내부열교환기(140)로 유입되고, 외부열교환기(130)로부터 배출되는 냉매가 압축기(110)로 유입되도록, 4방밸브(120)의 제1포트(121)가 제2포트(122)와 연통되고, 제3포트(122)는 제4포트(123)와 연통될 수 있다.The four-way valve 120 is a four-way valve 120 so that the refrigerant discharged from the compressor 110 flows into the internal heat exchanger 140 and the refrigerant discharged from the external heat exchanger 130 flows into the compressor 110. The first port 121 of is in communication with the second port 122, the third port 122 may be in communication with the fourth port (123).

이와 같이 난방 모드로 운용될 경우에는, 내부열교환기(140)는 응축기로 기능하게 되는데, 압축기(110)로부터 배출된 냉매를 응축시켜 자동차 실내로 공급되는 공기와 열교환시킬 수 있도록, 압축기(110)로부터 배출된 냉매가 내부열교환기(140) 내부로 유입된다.In this way, when operated in the heating mode, the internal heat exchanger 140 functions as a condenser. The refrigerant discharged from the compressor 110 is condensed to exchange heat with the air supplied to the interior of the vehicle from the compressor 110. The discharged refrigerant is introduced into the internal heat exchanger (140).

또한, 자동차 실내로 공급되는 공기에 열을 가할 수 있도록 냉각수 전기히터(104)를 작동시켜 난방 성능을 향상시킬 수 있다. 이때, 도 3에 나타낸 바와 같이 HVAC 모듈(101) 내에 히터 코어(103)를 배치하고, 히터 코어(103)를 순환하는 냉각수 라인을 구성하되, 냉각수 라인 상에 냉각수 전기히터(104), 펌프(105)와 냉각수 리저버 탱크(106)를 배치할 수 있다.In addition, heating performance can be improved by operating the coolant electric heater 104 to apply heat to the air supplied to the interior of the vehicle. At this time, as shown in FIG. 3, the heater core 103 is disposed in the HVAC module 101, and a cooling water line circulating through the heater core 103 is configured, but the cooling water electric heater 104 and the pump ( 105) and the coolant reservoir tank 106 may be disposed.

이 경우 어큐뮬레이터(150)는 전장품 냉각회로부(160)로부터 배출되는 냉매를 4방밸브(120)를 통해 흡수한 후 압축기(110)로 전달할 수 있다. 아울러, 전장품 냉각회로부(160)에서는 외부열교환기(130)로부터 배출된 냉매가 자동차에 탑재된 전장부품으로부터 발생되는 열을 열교환을 통해 흡수하고, 열을 흡수한 냉매는 4방밸브(120)를 통해 어큐뮬레이터(150)로 전달될 수 있다.In this case, the accumulator 150 may absorb the refrigerant discharged from the electrical component cooling circuit unit 160 through the 4-way valve 120 and then transfer the refrigerant to the compressor 110 . In addition, in the electrical component cooling circuit unit 160, the refrigerant discharged from the external heat exchanger 130 absorbs heat generated from the electrical components mounted in the vehicle through heat exchange, and the refrigerant that has absorbed the heat turns the 4-way valve 120. It can be delivered to the accumulator 150 through.

이와 같은 난방 모드가 작동되는 경우는 실외 온도가 낮은 동절기로서, 일반적인 경우에는 배터리를 냉각시킬 필요가 없으므로, 제2팽창밸브(191)을 폐쇄(Close)시켜 배터리 칠러(190) 측으로 냉매가 유동되지 않도록 한다.When such a heating mode is operated in winter when the outdoor temperature is low, in general, since there is no need to cool the battery, the second expansion valve 191 is closed to prevent the flow of refrigerant toward the battery chiller 190. Avoid.

이때, 배터리 자체나 주위의 이상으로 인해 배터리 냉각이 필요한 경우에는 배터리 냉각 동작만을 수행하는 배터리 냉각 모드로 전환하여 배터리 냉각을 수행하고, 난방은 냉각수 전기 히터(104)에 의해서만 수행할 수 있다.At this time, when battery cooling is required due to the battery itself or surrounding abnormalities, the battery cooling mode is switched to a battery cooling mode in which only the battery cooling operation is performed, and the heating can be performed only by the cooling water electric heater 104 .

또한, 자동차가 운행 중인 경우에는 전장품에서 열이 발생되고, 전장품 냉각회로부(160)에 냉매 유입시, 전장품 냉각회로부(160)의 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)가 증발기로서 기능하게 되어, 냉매는 전장품에서 발생한 열을 흡수하여 상대적으로 보다 고온 상태에 도달하여 어큐뮬레이터(150) 및 압축기 측으로 유입되고, 이로써 내부열교환기(140)에서의 발열량이 증가되어 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, when the vehicle is running, heat is generated from the electrical components, and when the refrigerant flows into the electrical component cooling circuit unit 160, the refrigerant/electric component cooling water heat exchanger 161 of the electrical component cooling circuit unit 160 functions as an evaporator, and the refrigerant absorbs heat generated from electrical components, reaches a relatively higher temperature state, and flows into the accumulator 150 and the compressor, thereby increasing the amount of heat generated in the internal heat exchanger 140, thereby further improving heating performance.

다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 공조 시스템의 냉방 모드와 배터리 냉각 모드를 동시에 실시하는 경우에 대해 설명하기로 한다.Next, with reference to FIG. 4 , a case in which the cooling mode and the battery cooling mode of the air conditioning system according to the present invention are performed at the same time will be described.

냉방 모드와 배터리 냉각 모드를 동시에 수행할 경우, 냉매의 흐름은 "압축기(110) - 4방밸브(120) - 전장품 냉각회로부(160, 냉매/전장품냉각수 열교환기(161)가 수냉식 응축기로 기능) - 외부열교환기(130, 응축기로 기능)- 중간열교환기(180) - 내부열교환기(140, 증발기로 기능) - 4방밸브(120) - 어큐뮬레이터(150) - 압축기(110)"순으로 유동하도록 제어되고, 중간열교환기(180)와 내부열교환기(140) 사이를 연결하는 냉매라인을 분기시켜 분기된 냉매의 일부가 제2팽창밸브(191)을 거쳐 배터리 칠러(190)로 유입되어 배터리를 냉각시키도록 할 수 있다.When the cooling mode and the battery cooling mode are performed at the same time, the flow of refrigerant is "compressor 110 - 4-way valve 120 - electrical component cooling circuit part (160, refrigerant / electrical component cooling water heat exchanger 161 functions as a water-cooled condenser) - External heat exchanger (130, functioning as a condenser) - Intermediate heat exchanger (180) - Internal heat exchanger (140, functioning as an evaporator) - Four-way valve (120) - Accumulator (150) - Compressor (110) Controlled, by branching the refrigerant line connecting between the intermediate heat exchanger 180 and the internal heat exchanger 140, a part of the branched refrigerant flows into the battery chiller 190 through the second expansion valve 191 to cool the battery. can make it happen

여기서, 공조 시스템이 냉방 모드로 운용되는 경우 내부열교환기(140)는 증발기로서 기능을 하게 되며, 외부열교환기(130)로부터 전달된 냉매는 제1팽창밸브(170)을 통해 팽창된 후 실내열교환기(140) 내부로 유입되어 자동차 실내로 공급되는 공기와 열교환된다. Here, when the air conditioning system is operated in a cooling mode, the internal heat exchanger 140 functions as an evaporator, and the refrigerant transferred from the external heat exchanger 130 is expanded through the first expansion valve 170 and then returned to the indoor heat exchanger. (140) It is introduced into the interior and exchanges heat with the air supplied to the interior of the vehicle.

그리고, 중간열교환기(180)와 압축기(110) 사이에 장착된 어큐뮬레이터(150)는 내부열교환기(140)로부터 배출되는 냉매를 4방밸브(120)를 통해 전달받은 후 다시 압축기(110)로 전달하게 된다.Then, the accumulator 150 mounted between the intermediate heat exchanger 180 and the compressor 110 receives the refrigerant discharged from the internal heat exchanger 140 through the 4-way valve 120 and then transfers the refrigerant back to the compressor 110. will do

한편, 외부열교환기(130)로부터 배출된 냉매는 제2팽창밸브(191)를 통해 팽창되어 저온 상태가 된 이후 배터리 칠러(190)로 인입되어 배터리(194)를 순환하는 냉각수와 열교환을 통해 배터리(194)를 냉각시킨다. On the other hand, the refrigerant discharged from the external heat exchanger 130 expands through the second expansion valve 191 and becomes a low temperature state, and then is drawn into the battery chiller 190 and heat exchanges with the coolant circulating in the battery 194 to the battery. (194) is cooled.

이 경우, 배터리 칠러(190)와 열교환되는 배터리 냉난방 냉각수회로에는 냉각수 순환펌프(193), 배터리(194), 배터리 히터(195)가 순차적으로 배치되어 냉각수 순환이 이루어지며, 상기 배터리 칠러(190)는 증발기의 역할을 수행하게 된다. In this case, the cooling water circulation pump 193, the battery 194, and the battery heater 195 are sequentially disposed in the battery cooling/heating cooling water circuit that exchanges heat with the battery chiller 190 to circulate the cooling water, and the battery chiller 190 will act as an evaporator.

이와 같이 외부열교환기(130)를 지나며 응축된 냉매는 제1팽창밸브(170)와 제2팽창밸브(191)을 거쳐 팽창하여 저온의 냉매로 내부열교환기(140)와 배터리 칠러(190)로 각각 유입됨으로써, HVAC 모듈(101)에 유입된 공기를 냉각시켜 실내 냉방을 수행하는 동시에, 배터리 칠러(190)에 유입된 저온 냉매의 열교환 작용에 의해 배터리(194)를 냉각시킬 수 있다. 그리고, 배터리 칠러(190)에서 열교환된 냉매는 내부열교환기(140)를 거쳐 4방밸브(120)를 지나온 냉매와 제2분기점(182)에서 합류하여 중간열교환기(181)로 유입된다. As such, the condensed refrigerant passing through the external heat exchanger 130 expands through the first expansion valve 170 and the second expansion valve 191, and is passed to the internal heat exchanger 140 and the battery chiller 190 as low-temperature refrigerant, respectively. By being introduced, the air introduced into the HVAC module 101 is cooled to cool the room, and at the same time, the battery 194 can be cooled by a heat exchange action of the low-temperature refrigerant introduced into the battery chiller 190 . Then, the refrigerant heat-exchanged in the battery chiller 190 passes through the internal heat exchanger 140 and joins the refrigerant passing through the 4-way valve 120 at the second branching point 182 and flows into the intermediate heat exchanger 181.

이와 같이 냉방 모드가 작동되는 경우는 보통 실외 온도가 높은 하절기로서, 배터리(194)의 온도가 높아져 배터리 효율이 저하되기 때문에, 제2팽창밸브(191)를 개방하여 냉매를 유동시키되 냉매가 팽창되도록 하고, 팽창된 냉매가 증발기로 기능하는 배터리 칠러(190)를 지나면서 배터리 냉난방 냉각수회로의 냉각수를 냉각시키고, 이 냉각수가 배터리팩의 냉각플레이트로 순환되어 배터리팩이 과열되는 것을 방지할 수 있게 된다.In this way, when the cooling mode is operated, it is usually summer season when the outdoor temperature is high, and since the temperature of the battery 194 rises and the battery efficiency decreases, the second expansion valve 191 is opened to allow the refrigerant to flow and the refrigerant to expand. And, the expanded refrigerant passes through the battery chiller 190, which functions as an evaporator, to cool the cooling water in the battery cooling/heating cooling water circuit, and this cooling water is circulated to the cooling plate of the battery pack to prevent the battery pack from overheating. .

한편, 도 5는 본 발명의 공조 시스템(히트펌프 시스템)이 외기온도가 낮은 저온 환경에서 난방 모드로 작동될 경우 내부열교환기 및 히터 코어의 동시 작동을 통해 차량 실내의 웜업(warm up)이 수행되는 것을 보여주는 개념도이다.On the other hand, FIG. 5 shows that when the air conditioning system (heat pump system) of the present invention is operated in a heating mode in a low-temperature environment with a low outdoor temperature, the interior of the vehicle is warmed up through the simultaneous operation of the internal heat exchanger and the heater core. It is a conceptual diagram showing that

4방밸브(120)를 적용하여 히트펌프 시스템을 구성하고 있는 본 발명의 공조 시스템(100)은 도 5에 나타낸 바와 같이 공조 시스템(100)이 난방 모드로 작동될 경우 외부열교환기(130)는 증발기로 기능을 하고, 내부열교환기(140)는 응축기로 기능을 하게 되는데, 차량의 외기온도가 -20도 이하의 저온 환경일 경우 난방 모드로 작동시 빠른 웜업(warm up)을 위해 내부열교환기(140) 및 히터 코어(103)가 동시에 작동되도록 제어될 수 있다. As shown in FIG. 5, in the air conditioning system 100 of the present invention constituting the heat pump system by applying the four-way valve 120, when the air conditioning system 100 is operated in the heating mode, the external heat exchanger 130 Functions as an evaporator, and the internal heat exchanger 140 functions as a condenser. When the outside air temperature of the vehicle is in a low-temperature environment of -20 degrees or less, the internal heat exchanger 140 ) and the heater core 103 can be controlled to operate simultaneously.

이 경우, 히트펌프 시스템의 냉매 특성상 외기온도에 영향을 받게 되어 냉매의 특성이 변화되거나, 또는 내부열교환기(140)와 히터 코어(103)의 위치에 따른 온도 편차(온도 저하량)와, HVAC 모듈(101) 내부의 유로 형상 및 토출 풍량 등의 차이로 인해 온도 편차가 발생되어 실제 히트펌프 구동 시 설정된 제어 조건으로 구동되더라도 사용자가 느끼는 실내 온도는 어느 정도의 편차가 발생할 수 있다. In this case, due to the characteristics of the refrigerant in the heat pump system, the characteristics of the refrigerant are changed due to the influence of the outdoor temperature, or the temperature deviation (amount of temperature decrease) according to the positions of the internal heat exchanger 140 and the heater core 103 and the HVAC module (101) Even if the heat pump is driven under the set control conditions when the heat pump is actually driven, a certain degree of deviation may occur in the indoor temperature felt by the user due to a temperature deviation due to a difference in the shape of the internal flow path and the discharge air volume.

따라서, 본 발명에서는 차량의 외기온도가 저온인 환경에서 히트펌프 시스템이 작동되는 경우 실내의 웜업(warm up)이 신속하게 수행되도록 함으로써 탑승자가 실내 온도 편차에 따른 불편감을 느끼지 않고 차량 실내를 쾌적한 온도 환경으로 조성해줄 수 있는 공조 시스템 제어방법을 제공하고 있다.Therefore, in the present invention, when the heat pump system is operated in an environment where the outside air temperature of the vehicle is low, the indoor warm-up is quickly performed, so that the occupant does not feel uncomfortable due to the indoor temperature deviation, and the vehicle interior is kept at a comfortable temperature. It provides an air conditioning system control method that can create an environment.

즉, 본 발명의 공조 시스템 제어방법에서는, 현재 차량의 외기온도가 설정된 온도범위 내에 존재할 경우, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기(140)의 목표온도값(target temperature)으로 설정하여 일정시간 동안 압축기(110)의 RPM을 고출력으로 PID 제어하고, 이와 동시에, 상기 사용자의 설정온도값에 상기 제1 보상온도값과 상이한 또 다른 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어(103)의 목표온도값(target temperature)으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터(104)를 고출력으로 PID 제어함으로써, 차량의 외기온도가 낮은 저온 환경에서도 단순하고 간단한 제어 로직을 통해 실내 웜업(warm up)을 빠르게 수행할 수 있다. 아울러, 상기와 같이 웜업이 이루어진 이후 PID 제어에 의해 실내 온도가 안정화된 상태에서는 내부열교환기(140) 주변 온도가 히터 코어(103) 주변 온도보다 더 높은 온도로 유지됨으로써 냉각수 전기히터(104)가 거의 동작하지 않는 로직으로 구현될 수 있기 때문에 전력소모도 최소화할 수 있다.That is, in the air conditioning system control method of the present invention, when the current outside air temperature of the vehicle is within a set temperature range, the temperature obtained by adding the first compensation temperature value to the set temperature value set by the user is the target temperature of the internal heat exchanger 140. The target temperature is set to PID control the RPM of the compressor 110 with high output for a certain period of time, and at the same time, another second compensation temperature value different from the first compensation temperature value is set to the user's set temperature value. By setting the added temperature as the target temperature of the heater core 103 and PID controlling the coolant electric heater 104 with high output for a certain period of time, simple and simple control logic even in a low-temperature environment where the outside air temperature of the vehicle is low Through this, you can quickly warm up indoors. In addition, after the warm-up as described above, in a state where the indoor temperature is stabilized by PID control, the temperature around the internal heat exchanger 140 is maintained at a higher temperature than the temperature around the heater core 103, so that the electric coolant heater 104 is almost Since it can be implemented with non-operational logic, power consumption can also be minimized.

한편, 공조 시스템(100)이 냉방 모드로 작동하는 중에 사용자 난방 모드로 설정을 변경하거나, 또는 제어부에 설정된 동작 조건에 따라 난방 모드로 전환될 경우에는, 냉방 모드에서 증발기 기능을 하던 내부열교환기(140)가 난방 모드에서 응축기 기능으로 갑자기 변경되면서 내부열교환기(140)가 증발기 상태일 때 머금고 있던 물방울(수분)이 급격히 증발하게 되어 차량의 윈드실드(Windshield)에 안개처럼 맺히게 되는 플래시 포깅(Flash-fogging) 현상이 발생될 수 있다. 이러한 플래시 포깅은 차량 운전자의 시야를 가리게 되어 차량 주행 중 안전사고를 유발할 위험이 있으며, 기존의 차량에 4방밸브를 적용한 히트펌프 시스템을 사용하지 못하고 있었던 주된 이유이기도 하다.On the other hand, when the air conditioning system 100 changes settings to the user heating mode while operating in the cooling mode, or is switched to the heating mode according to the operating conditions set in the controller, the internal heat exchanger 140 that functions as an evaporator in the cooling mode ) is suddenly changed from the heating mode to the condenser function, and the water droplets (moisture) stored when the internal heat exchanger 140 is in the evaporator state are rapidly evaporated, resulting in flash fogging that forms like fog on the windshield of the vehicle. Fogging may occur. Such flash fogging obscures the driver's vision, causing a risk of safety accidents while driving, and is also the main reason why heat pump systems with four-way valves applied to existing vehicles could not be used.

본 발명에서는 이와 같이 4방밸브를 적용한 히트 펌프 시스템에서 발생하는 플래시 포깅 현상을 해결하기 위하여, 공조 시스템(100)이 냉방 모드에서 작동 중에 사용자의 설정이나 기타 설정된 동작 조건에 의해 난방 모드로 전환될 경우, 난방 모드로 본격적으로 작동되기 이전에 '내부열교환기 건조 모드(Inner HEX dry mode)'라는 별도의 설정된 모드(mode)로 진입하여 내부열교환기(140)에 머금고 있던 수분을 건조 시키는 동작을 수행할 수 있다.In the present invention, in order to solve the flash fogging phenomenon occurring in the heat pump system to which the four-way valve is applied, the air conditioning system 100 is switched to the heating mode by the user's settings or other set operating conditions while operating in the cooling mode. In this case, it enters a separately set mode called 'Inner HEX dry mode' before operating in earnest in heating mode to dry the moisture contained in the internal heat exchanger 140. can do.

도 6은 본 발명의 공조 시스템에 있어서 난방 모드로 작동 시 플래시 포깅 방지를 위한 제어 로직 및 저온의 외기환경에서 신속한 웜업을 위한 제어 로직이 동시 반영된 공조 시스템의 제어 과정을 보여주는 플로우 차트이다. 그리고, 도 7은 도 6의 플로우 차트에서 사용자가 설정한 설정온도값에 특정 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기 및 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 압축기 및 냉각수 전기히터를 PID 제어하는 것을 수식관계로 나타낸 다이어그램이다.6 is a flow chart showing a control process of the air conditioning system in which the control logic for preventing flash fogging and the control logic for rapid warm-up in a low-temperature outdoor environment are simultaneously reflected in the air conditioning system of the present invention when operating in a heating mode. In addition, FIG. 7 is a PID control of the compressor and the cooling water electric heater by setting the temperature obtained by adding a specific compensation temperature value to the set temperature value set by the user in the flow chart of FIG. 6 as the target temperature value of the internal heat exchanger and heater core. It is a diagram expressed as a mathematical relationship.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 공조 시스템 제어 방법은, 먼저, 현재의 공조 모드가 냉방 모드(AC ON) 또는 난방 모드(HEAT ON)로 설정되었는지 여부를 판단한다.(S210)6 and 7 , in the air conditioning system control method according to the present invention, first, it is determined whether the current air conditioning mode is set to a cooling mode (AC ON) or a heating mode (HEAT ON) (S210).

여기서, 현재의 공조 모드가 난방 모드로 설정된 것으로 확인될 경우에는, 차량의 외기온도가 설정 온도범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다.(S221)Here, when it is confirmed that the current air conditioning mode is set to the heating mode, it is determined whether the outside air temperature of the vehicle is within the set temperature range (S221).

이때, 상기 설정 온도범위는 내부열교환기 건조 모드(Inner HEX dry mode)로 진입하기 위한 조건이 되는 외기온도 범위로서, 예를 들어, 상기 외기온도 범위는 -25도 < 외기온도 < 15도가 될 수 있다.At this time, the set temperature range is an outdoor temperature range that is a condition for entering the inner heat exchanger dry mode (Inner HEX dry mode), for example, the outdoor temperature range may be -25 degrees <outside temperature <15 degrees. .

그리고, 현재 차량의 외기온도가 상기 설정 온도범위 내에 존재하는 것으로 확인되면, 다음으로, 내부열교환기 건조 모드(Inner HEX dry mode)로의 진입 요청이 수신되었는지 여부를 판단한다.(S222)And, if it is confirmed that the current outside air temperature of the vehicle is within the set temperature range, next, it is determined whether or not a request to enter the inner heat exchanger drying mode (Inner HEX dry mode) has been received (S222).

이 경우, 내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청은, 냉방 모드에서 난방 모드로 공조 모드 포지션(position)이 전환된 경우나, 전기차의 구동원인 배터리 리셋(Battery reset) 시, 공조 시스템(100)이 난방 모드로 본격적으로 동작되기 전 단계에서 내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청이 수신될 수 있다.In this case, the request to enter the internal heat exchanger drying mode is made when the air conditioning mode position is switched from the cooling mode to the heating mode, or when the battery, which is the driving source of the electric vehicle, is reset. A request to enter the internal heat exchanger drying mode may be received in a step before full-scale operation of the internal heat exchanger mode.

이때, 만일 상기 (S221) 단계에서 차량의 현재 외기온도가 설정 온도범위 내에 존재하지 않는 것으로 판단되거나, 상기 (S222) 단계에서 내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청이 수신되지 않은 것으로 판단된 경우에는, 내부열교환기 건조 모드로 진입하지 않고, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기(140)의 목표온도값(target temperature)으로 설정하여 일정시간 동안 압축기(110)의 RPM을 고출력으로 PID 제어하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어(103)의 목표온도값(target temperature)으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터(104)를 고출력으로 PID 제어함으로써 실내 난방에 따른 웜업을 수행할 수 있다.(S224,S225)At this time, if it is determined in step (S221) that the current outside air temperature of the vehicle does not exist within the set temperature range, or if it is determined that the request for entering the internal heat exchanger drying mode is not received in step (S222), Without entering the internal heat exchanger drying mode, the temperature at which the first compensation temperature value is added to the set temperature value set by the user is set as the target temperature value of the internal heat exchanger 140, and the compressor 110 for a certain period of time While PID controlling the RPM with high output, the temperature obtained by adding the second compensation temperature value to the set temperature value is set as the target temperature value of the heater core 103 so that the cooling water electric heater 104 can operate for a certain period of time. It is possible to perform warm-up according to indoor heating by PID control with high output. (S224, S225)

이 경우, 도 6에 도시된 제어 로직과 달리, 상기 (S221) 단계에서 차량의 현재 외기온도가 설정 온도범위 내에 존재하지 않는 것으로 판단되거나, 상기 (S222) 단계에서 내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청이 수신되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 제1 온도보상값과 제2 온도보상값을 적용하지 않은 상태로 압축기(110) 및 냉각수 전기히터(104)를 히트펌프 시스템에 설정된 작동 조건으로 실내 난방을 위한 정상적인 난방 모드 동작을 수행하도록 제어할 수도 있다.In this case, unlike the control logic shown in FIG. 6, it is determined that the current outside air temperature of the vehicle is not within the set temperature range in step (S221) or a request to enter the internal heat exchanger drying mode is requested in step (S222). When it is determined that the first temperature compensation value and the second temperature compensation value are not received, the compressor 110 and the cooling water electric heater 104 are operated under the operating conditions set in the heat pump system for indoor heating without applying the first temperature compensation value and the second temperature compensation value. It can also be controlled to perform a normal heating mode operation for

다음으로, 상기 (S222) 단계에서 내부열교환기 건조 모드로 진입 요청이 수신된 것으로 확인될 경우, 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 설정시간 동안 내부열교환기(140)의 건조 동작을 수행하게 된다.(S223)Next, when it is confirmed that the request to enter the internal heat exchanger drying mode has been received in the step (S222), the internal heat exchanger drying mode is entered and the internal heat exchanger 140 is dried for a set time. (S223)

이때, 내부열교환기 건조 모드로 진입된 이후에 수행되는 내부열교환기 건조 동작은, 예를 들어, 제1단계에서 냉각수 전기히터(104)를 작동시켜 HVAC 모듈(101) 내부에 위치한 히터 코어(103)를 통해 일정시간 동안 내부열교환기(140)의 제습 및 실내 난방을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 히터 코어(103)에 의한 내부열교환기(140)의 제습과 함께 HVAC 모듈(101) 내부에 구비된 블로워 팬(Blower fan; 102)을 2단 이상으로 구동시켜 내부열교환기(140)의 제습 작용을 보조할 수 있다. 이어서, 제2단계에서는 히트펌프 시스템(난방 모드)으로 운용되는 압축기(110)를 최소 RPM으로 일정시간 동안 작동시켜 내부열교환기(140)의 잔여 수분을 제거할 수 있다.(S223)At this time, the internal heat exchanger drying operation performed after entering the internal heat exchanger drying mode is, for example, the heater core 103 located inside the HVAC module 101 by operating the cooling water electric heater 104 in the first step. Through this, it is possible to perform dehumidification and indoor heating of the internal heat exchanger 140 for a certain period of time. In this case, with the dehumidification of the internal heat exchanger 140 by the heater core 103, the blower fan 102 provided inside the HVAC module 101 is driven in two or more stages to remove the heat from the internal heat exchanger 140. It can assist in dehumidifying action. Next, in the second step, the compressor 110 operating in the heat pump system (heating mode) may be operated at minimum RPM for a predetermined period of time to remove residual moisture from the internal heat exchanger 140 (S223).

그리고, 상기 (S223) 단계에서의 내부열교환기 건조 동작이 모두 종료되면, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기(140)의 목표온도값으로 설정하여 압축기(110)의 RPM을 고출력으로 PID 제어하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어(103)의 목표온도값으로 설정하여 냉각수 전기히터(104)를 고출력으로 PID 제어함으로써 실내 난방에 따른 웜업을 수행할 수 있다.(S224,S225)Then, when all the internal heat exchanger drying operations in the step (S223) are completed, the temperature obtained by adding the first compensation temperature value to the set temperature value set by the user is set as the target temperature value of the internal heat exchanger 140, and the compressor ( 110) is PID controlled with high output, and at the same time, the temperature obtained by adding the second compensation temperature value to the set temperature value is set as the target temperature value of the heater core 103 to PID control the coolant electric heater 104 with high output. By doing so, warm-up according to indoor heating can be performed. (S224, S225)

이때, 경우에 따라 상기 (S223) 단계의 내부열교환기 건조 동작이 모두 완료된 이후, 상기 제1 온도보상값과 제2 온도보상값을 적용하지 않은 상태로 압축기(110) 및 냉각수 전기히터(104)를 히트펌프 시스템에 설정된 작동 조건으로 정상적인 난방 모드 동작을 수행하도록 제어할 수도 있다.At this time, in some cases, after the drying operation of the internal heat exchanger in step (S223) is completed, the compressor 110 and the cooling water electric heater 104 are operated without applying the first temperature compensation value and the second temperature compensation value. It can also be controlled to perform a normal heating mode operation under the operating conditions set in the heat pump system.

한편, 상기 (S210) 단계에서 현재의 공조 모드가 냉방 모드로 설정된 것으로 확인된 경우에는 설정된 냉방 모드 동작 조건에 따라 정상 냉방 모드로 동작하여 실내 냉방을 수행할 수 있다.(S212)On the other hand, if it is confirmed in the step (S210) that the current air conditioning mode is set to the cooling mode, the room can be cooled by operating in the normal cooling mode according to the set cooling mode operating conditions (S212).

이때, 제어부에서는 실내 냉방 모드로 작동 중에 난방 모드로의 포지션(position) 전환이 발생되었는지의 여부를 판단(S214)하고,At this time, the control unit determines whether a position change to the heating mode has occurred while operating in the indoor cooling mode (S214),

만일, 난방 모드로의 포지션 전환이 발생된 것으로 확인되면, 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기(140)의 건조 동작을 수행하고(S223), 난방 모드로의 포지션 전환이 발생되지 않은 것으로 확인되면, 설정된 정상 냉방 모드로 동작할 수 있다.(S212)If it is confirmed that the position conversion to the heating mode has occurred, the internal heat exchanger enters the drying mode to perform the drying operation of the internal heat exchanger 140 (S223), and if it is confirmed that the position conversion to the heating mode does not occur , It can operate in the set normal cooling mode. (S212)

이 경우, 상기 (S214) 단계에서 냉방 모드에서 난방 모드로의 포지션 전환이 발생되었는지 여부의 판단은 4방밸브(120)의 포지션 전환 여부로 판단할 수 있다.In this case, whether or not the position change from the cooling mode to the heating mode has occurred in step S214 can be determined based on whether or not the position of the 4-way valve 120 has changed.

반면, 상기한 냉방 모드에서 난방 모드로의 공조 모드 포지션이 변경되는 상황과는 상관없이, 차량의 배터리 리셋(Battery reset; S226)이 이루어질 경우 상기 (S223) 단계의 내부열교환기 건조 모드로 곧바로 진입하도록 하여 내부열교환기(140)에 대한 제습을 수행할 수 있다.On the other hand, regardless of the situation in which the position of the air conditioning mode from the cooling mode to the heating mode is changed, when the battery reset (S226) of the vehicle is performed, the internal heat exchanger drying mode of the step (S223) is immediately entered. Thus, dehumidification of the internal heat exchanger 140 may be performed.

그리고, 상기와 같이 공조 시스템(100)이 내부열교환기 건조 모드로 작동되는 중에, 사용자의 조작에 의해 공조 모드가 디프로스트(DEF) 모드 또는 냉방 모드(AC 모드)로 변경되거나 공조 시스템(100)의 작동이 오프(OFF) 될 경우, 현재 진행 중이던 내부열교환기 건조 모드의 동작을 중지시킬 수 있다.In addition, while the air conditioning system 100 is operated in the internal heat exchanger drying mode as described above, the air conditioning mode is changed to the defrost (DEF) mode or the cooling mode (AC mode) by a user's manipulation, or the air conditioning system 100 When the operation is turned OFF, the operation of the drying mode of the internal heat exchanger that is currently in progress can be stopped.

아울러, 상기 (S223) 단계에서 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 중에, 사용자의 조작이나 기타 설정된 동작 조건에 의해 제상 모드(Defrost mode) 또는 냉방 모드로 변경되거나, 또는 공조 시스템(100)의 작동이 오프(OFF)될 경우(S227), 현재 건조 모드에서 작동 중인 내부열교환기(140)의 건조 동작을 중지시킬 수 있다.(S228)In addition, during the drying operation of the internal heat exchanger in the step (S223), the defrost mode or cooling mode is changed by a user's operation or other set operating conditions, or the operation of the air conditioning system 100 is When turned off (S227), the drying operation of the internal heat exchanger 140 currently operating in the drying mode can be stopped (S228).

이와 같이 공조 시스템(100)이 냉방 모드에서 난방 모드로 전환되거나, 또는 배터리 리셋 시에 '내부열교환기 건조 모드'로 진입하여 내부열교환기(140)를 히터 코어(103)만으로 일정시간 동안 자연 건조시킨 후, 난방 모드(히트펌프 모드)로 압축기(110)를 최소 RPM으로 일정시간 동안 동작시켜 내부열교환기(140)의 잔여 수분을 완전히 제거하는 동작으로 내부열교환기(140)에 대한 건조작업을 진행하고, 내부열교환기(140)의 건조작업이 모두 완료되면 다시 정상 난방 모드로 작동되도록 제어함으로써, 차량의 윈드실드에 플래시 포깅이 발생하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있고, 이를 통해 차량 주행 시 운전 안전성을 제공해줄 수 있다.In this way, when the air conditioning system 100 is switched from the cooling mode to the heating mode, or when the battery is reset, the 'internal heat exchanger drying mode' is entered and the internal heat exchanger 140 is naturally dried only with the heater core 103 for a certain period of time. In the heating mode (heat pump mode), the compressor 110 is operated at minimum RPM for a certain period of time to completely remove the remaining moisture in the internal heat exchanger 140, and the internal heat exchanger 140 is dried. When the drying operation of the exchanger 140 is completed, it is controlled to operate in the normal heating mode again, thereby effectively suppressing the phenomenon of flash fogging on the windshield of the vehicle, thereby providing driving safety while driving the vehicle. there is.

아울러, 내부열교환기(140)의 건조작업이 모두 완료되면, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기(140)의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 압축기(110)의 RPM을 고출력으로 PID 제어하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어(103)의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터(104)를 고출력으로 PID 제어함으로써, 차량의 외기온도가 낮은 저온 환경에서도 단순하고 간단한 제어 로직을 통해 실내 웜업(warm up)을 신속하게 수행하도록 함으로써 차량 탑승자에게 신속한 실내 난방 환경을 조성하여 저온의 외기환경에서도 탑승자에게 보다 빠른 안락감을 제공해줄 수 있다. In addition, when all the drying operations of the internal heat exchanger 140 are completed, the temperature obtained by adding the first compensation temperature value to the set temperature value set by the user is set as the target temperature value of the internal heat exchanger 140, and the compressor ( 110) is PID-controlled with high output, and at the same time, the temperature obtained by adding the second compensation temperature value to the set temperature value is set as the target temperature value of the heater core 103 to operate the coolant electric heater 104 with high output for a certain period of time. By PID control, even in a low-temperature environment where the outside air temperature of the vehicle is low, it is possible to quickly warm up the interior through a simple and simple control logic, thereby creating a rapid indoor heating environment for the occupants of the vehicle. It can provide a quicker feeling of comfort.

또한, 상기와 같이 일정시간 동안 보상된 온도값으로 압축기(110) 및 냉각수 전기히터(104)의 PID 제어가 이루어져 실내 온도가 안정화된 상태에서는 내부열교환기(140) 주변 온도가 히터 코어(103) 주변 온도보다 더 높은 온도로 유지될 수 있기 때문에 냉각수 전기히터(104)가 거의 동작하지 않는 로직으로 구현될 수 있고, 이를 통해 배터리의 전력소모를 절감시킬 수 있다.In addition, as described above, when the PID control of the compressor 110 and the cooling water electric heater 104 is performed with the compensated temperature value for a certain period of time, and the room temperature is stabilized, the ambient temperature of the internal heat exchanger 140 changes around the heater core 103. Since the temperature can be maintained at a higher temperature than the temperature, the cooling water electric heater 104 can be implemented with logic that hardly operates, and through this, power consumption of the battery can be reduced.

아울러, 본 발명의 공조 시스템 제어 로직에 따르면, 히트펌프 시스템 동작에 따른 여러 제약 조건이나 구동 환경에 구애받지 않고 단순한 제어 로직을 통해 내부열교환기(140) 및 히터 코어(103)의 목표 온도(Target temperature)를 제어할 수 있고, 총 주행거리가 낮은 저온 환경에서도 높은 수준의 저온 연비 달성이 가능하여, 저온 주행거리를 상온 대비 80% 이상 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the air conditioning system control logic of the present invention, the target temperature of the internal heat exchanger 140 and the heater core 103 is controlled through a simple control logic regardless of various constraint conditions or driving environments according to the operation of the heat pump system. ) can be controlled, and a high level of low-temperature fuel efficiency can be achieved even in a low-temperature environment with a low total mileage, which has the effect of increasing the low-temperature mileage by 80% or more compared to room temperature.

아울러, 기존의 히트펌프 시스템을 장착한 일부 차량에서는 공조 시스템이 오프(OFF) 될 경우마다 항상 내부열교환기 건조 모드로 진입하도록 되어 있었기 때문에 국내 전기차 저온주행거리 인증 시험 기준 공조 전력 소모량이 6.819kwh 정도로 높았지만, 상술한 본 발명의 플래시 포깅 방지를 위한 제어 로직을 사용하게 되면, 판단 조건에 따라 내부열교환기 건조 모드로 선택적 진입을 하여 내부열교환기의 건조작업을 수행할 수 있기 때문에 국내 전기차 저온주행거리 인증 시험 기준 공조 전력 소모량이 5.111kwh 정도로 감소되어, 약 25% 정도의 전력 소모량 감소를 구현할 수 있다.In addition, in some vehicles equipped with the existing heat pump system, whenever the air conditioning system is turned off, the internal heat exchanger is set to dry mode, so the domestic electric vehicle low-temperature mileage certification test standard air conditioning power consumption was as high as 6.819 kwh. However, when the above-described control logic for preventing flash fogging of the present invention is used, it is possible to perform the drying operation of the internal heat exchanger by selectively entering the internal heat exchanger drying mode according to the judgment conditions, so that domestic electric vehicle low-temperature mileage certification test Since the standard air conditioning power consumption is reduced to about 5.111 kwh, it is possible to implement a power consumption reduction of about 25%.

한편, 본 발명의 공조 시스템(100)에 있어서, 전술된 도 4의 냉방 모드와 배터리 냉각 모드가 동시에 수행되는 경우, 배터리의 냉각은 배터리(194)가 설정 온도 이상으로 과열되면 배터리 제어부(Battery Management System; BMS)로부터 배터리 냉각 요청 신호가 수신되어 실내 냉방과 동시에 이루어질 수 있다. 즉, 공조 시스템(100)이 냉방 모드로 작동 중에 배터리 제어부로부터 배터리 냉각 요청이 수신될 경우 제어부는 제어신호를 송출하여 배터리 칠러(190) 측에 위치한 제2팽창밸브(191)를 개방하고 배터리 칠러(190)로 저온의 냉매를 공급하여 칠러(190)의 열교환 작용을 통해 배터리 냉각을 수행한다.Meanwhile, in the air conditioning system 100 of the present invention, when the cooling mode and the battery cooling mode of FIG. 4 are performed simultaneously, the cooling of the battery occurs when the battery 194 overheats to a set temperature or higher, the battery control unit (Battery Management A battery cooling request signal is received from the system (BMS), and indoor cooling can be performed simultaneously. That is, when the battery cooling request is received from the battery control unit while the air conditioning system 100 is operating in the cooling mode, the control unit transmits a control signal to open the second expansion valve 191 located on the battery chiller 190 side and open the battery chiller 190. A low-temperature refrigerant is supplied to 190 to perform battery cooling through heat exchange action of chiller 190 .

이때, 배터리 칠러(190) 측에 위치하는 제2팽창밸브(191)가 내부열교환기(140) 측에 위치하는 제1팽창밸브(170)와 같이 개도량 조절이 가능한 전자식 팽창밸브가 아닌, 솔레노이드 방식으로 온/오프(ON/OFF) 개폐 구동만이 가능하고 개도량 조절이 불가능한 팽창밸브로 사용될 경우에는, 배터리 냉각 모드로 진입하여 제2팽창밸브(191)가 갑작스럽게 개방되면 외부열교환기(130)에서 내부열교환기(140)로 공급되는 냉매의 일부가 배터리 칠러(190) 측으로 유입되어 내부열교환기(140)로 향하는 냉매 유량이 일시적으로 감소됨에 따라 실내 냉방 성능이 일시적으로 저하되는 현상이 발생할 수 있다.At this time, the second expansion valve 191 located on the side of the battery chiller 190 is not an electronic expansion valve that can adjust the amount of opening like the first expansion valve 170 located on the side of the internal heat exchanger 140, but a solenoid type. When used as an expansion valve that can only be operated by ON/OFF opening and closing and cannot adjust the amount of opening, the battery cooling mode is entered and the second expansion valve 191 is suddenly opened, the external heat exchanger 130 ), as a part of the refrigerant supplied to the internal heat exchanger 140 flows into the battery chiller 190 and the flow rate of the refrigerant toward the internal heat exchanger 140 temporarily decreases, a phenomenon in which indoor cooling performance is temporarily lowered may occur. .

본 발명에서는 이를 보완하기 위해 냉방 모드로 작동 중에 배터리 냉각 요청이 들어와 배터리 냉각 모드로 진입하게 되는 경우, 제어부에서 제2팽창밸브(191)를 개방하여 배터리 냉각을 수행하는 동시에, 현재 PID 제어 중인 압축기(110)의 RPM에 배터리(194)의 냉각 부하(배터리 팩의 총 용량)에 상응하는 특정 보상 RPM 값, 즉 배터리(194)의 냉각부하를 보상할 수 있는 기설정된 특정 보상 RPM값을 추가하여 일정시간 동안 고출력으로 압축기(110)의 PID 제어를 수행하도록 제어함으로써 제2팽창밸브(191)의 개방 시 급격한 냉매 변경으로 인한 실내 냉방 성능 저하 현상을 보상해줄 수 있다.In the present invention, in order to compensate for this, when a battery cooling request is received during operation in the cooling mode and the battery cooling mode is entered, the controller opens the second expansion valve 191 to cool the battery, and at the same time, the compressor currently under PID control. By adding a specific compensation RPM value corresponding to the cooling load (total capacity of the battery pack) of the battery 194 to the RPM of 110, that is, a predetermined specific compensation RPM value capable of compensating the cooling load of the battery 194 By controlling the PID control of the compressor 110 with high output for a certain period of time, it is possible to compensate for a deterioration in indoor cooling performance due to a sudden refrigerant change when the second expansion valve 191 is opened.

이때, 상기와 같이 배터리 냉각 모드로 진입하게 되는 경우, 상기 배터리 제어부(BMS) 측에서 배터리(194) 냉각 부하를 보상할 수 있는 기설정된 보상 RPM값을 압축기(110) 측으로 전달하여, 추가된 보상 RPM값을 통해 일정시간 동안 고출력으로 압축기(110)의 PID 제어를 수행할 수도 있다.At this time, when the battery cooling mode is entered as described above, the battery control unit (BMS) transfers a predetermined compensation RPM value capable of compensating for the cooling load of the battery 194 to the compressor 110, thereby adding compensation. PID control of the compressor 110 may be performed with high output for a predetermined time through the RPM value.

그리고, 배터리의 냉각이 종료되면, 제어부는 제2팽창밸브(191)를 닫아 냉매의 흐름을 다시 내부열교환기(140) 측으로만 유도할 수 있는데, 이 경우 배터리 냉각 모드에서 특정 보상 RPM 값이 적용된 상태로 압축기(110)가 고출력으로 작동됨에 따라 냉매량이 지속적으로 증가하여 실내 냉방이 과도하게 진행될 수 있다. And, when the cooling of the battery is finished, the control unit closes the second expansion valve 191 to induce the flow of refrigerant only toward the internal heat exchanger 140. In this case, a state in which a specific compensation RPM value is applied in the battery cooling mode As the furnace compressor 110 is operated at high output, the amount of refrigerant continuously increases, and thus, excessive cooling of the room may occur.

따라서, 제어부에서는 배터리의 냉각이 종료될 경우 현재 보상 RPM 값을 적용하여 고출력으로 PID 제어 중인 압축기(110)의 PID 제어 값을 원래의 상태(냉방 모드로만 작동되는 상태)로 복귀하도록 제어함으로써 증발기로 향하는 냉매량을 감소시켜 냉매 경로의 복귀에 따른 실내의 급격한 온도 저하 현상을 최소화할 수 있고, 아울러 압축기(110)의 고출력 구동에 다른 전력소모도 줄일 수 있다.Therefore, when the cooling of the battery is finished, the control unit controls the PID control value of the compressor 110 under PID control with high output to return to its original state (a state that operates only in the cooling mode) by applying the current compensation RPM value to the evaporator. By reducing the amount of refrigerant directed to the refrigerant path, it is possible to minimize a rapid drop in temperature in the room due to the return of the refrigerant path, and also reduce other power consumption for driving the compressor 110 with high power.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and those skilled in the art can make appropriate changes within the scope described in the claims of the present invention. this will be possible

100 : 공조 시스템 101 : HVAC 모듈
102 : 블로워 팬 103 : 히터 코어
104 : 냉각수 전기히터 107 : 제1 온도센서
108 : 제2 온도센서 110 : 압축기
120 : 4방밸브 130 : 외부열교환기
140 : 내부열교환기 150 : 어큐뮬레이터
160 : 전장품 냉각회로부 170 : 제1팽창밸브
180 : 중간열교환기 190 : 배터리 칠러
191 : 제2팽창밸브 194 : 배터리
100: air conditioning system 101: HVAC module
102: blower fan 103: heater core
104: cooling water electric heater 107: first temperature sensor
108: second temperature sensor 110: compressor
120: 4-way valve 130: external heat exchanger
140: internal heat exchanger 150: accumulator
160: electrical cooling circuit part 170: first expansion valve
180: intermediate heat exchanger 190: battery chiller
191: second expansion valve 194: battery

Claims (14)

(a) 현재의 공조 모드가 냉방 모드 또는 난방 모드로 설정되었는지 여부를 판단하는 단계;
(b) 현재의 공조 모드가 난방 모드로 설정된 경우, 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계;
(c) 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 내부열교환기의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 압축기의 PID 제어를 수행하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터의 PID 제어를 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
(a) determining whether the current air conditioning mode is set to a cooling mode or a heating mode;
(b) determining whether the current outdoor temperature is within a set range when the current air conditioning mode is set to the heating mode;
(c) When the current outdoor temperature is within the set range, the temperature obtained by adding the first compensation temperature to the set temperature value set by the user is set as the target temperature value of the internal heat exchanger to perform PID control of the compressor for a certain period of time. at the same time, setting a temperature obtained by adding a second compensation temperature value to the set temperature value as a target temperature value of the heater core and performing PID control of the cooling water electric heater for a predetermined time;
An air conditioning system control method for an electric vehicle, comprising:
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우,
내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청이 수신되었는지 여부를 판단하여, 내부열교환기 건조 모드로 진입 요청이 수신된 것으로 확인되면, 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 설정시간 동안 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 단계(b-1);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
The method of claim 1, when the current outdoor temperature is within the set range in step (b),
Determining whether a request to enter the internal heat exchanger drying mode has been received, and if it is confirmed that the request to enter the internal heat exchanger drying mode has been received, entering the internal heat exchanger drying mode and performing a drying operation of the internal heat exchanger for a set time ( b-1);
A method for controlling an air conditioning system of an electric vehicle, further comprising:
제2항에 있어서, 상기 (b-1) 단계의 내부열교환기 건조 모드로 진입 후,
제1단계에서 HVAC 모듈 내부의 히터 코어 및 블로워 팬을 일정시간 작동시켜 내부열교환기의 제습과 실내 난방을 수행하고,
제2단계에서 압축기를 설정된 최소 RPM으로 일정시간 동안 작동시켜 내부열교환기의 잔여 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
The method of claim 2, after entering the internal heat exchanger drying mode in step (b-1),
In the first step, the heater core and blower fan inside the HVAC module are operated for a certain period of time to dehumidify the internal heat exchanger and heat the room,
A method for controlling an air conditioning system of an electric vehicle, characterized in that in a second step, the compressor is operated at a set minimum RPM for a predetermined time to remove residual moisture in the internal heat exchanger.
제2항에 있어서, 상기 (b-1) 단계에서 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 중에, 사용자의 조작이나 설정된 조건에 의해 제상 모드 또는 냉방 모드로 변경되거나, 또는 공조 시스템이 오프(OFF)될 경우 내부열교환기의 건조 동작을 중지하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
The method of claim 2, wherein during the drying operation of the internal heat exchanger in step (b-1), the defrosting mode or the cooling mode is changed by a user's manipulation or a set condition, or the air conditioning system is turned off. An air conditioning system control method for an electric vehicle, characterized in that in case of stopping the drying operation of the internal heat exchanger.
제2항에 있어서, 배터리 리셋시 상기 (b-1) 단계의 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
3. The method of claim 2, wherein when the battery is reset, the internal heat exchanger drying mode of the step (b-1) is entered and the internal heat exchanger is dried.
제2항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 현재의 공조 모드가 냉방 모드로 설정된 것으로 확인되어, 설정된 정상 냉방 모드로 동작하는 중에 난방 모드로의 포지션 전환이 발생되었는지의 여부를 판단하는 단계(a-1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
The method of claim 2, wherein in step (a), it is confirmed that the current air conditioning mode is set to the cooling mode, and determining whether a position switch to the heating mode has occurred while operating in the set normal cooling mode (a) -1) A method for controlling an air conditioning system of an electric vehicle, characterized in that it further comprises.
제6항에 있어서, 상기 (a-1) 단계에서 난방 모드로의 포지션 전환이 발생되었는지 여부의 판단은 4방밸브의 포지션 전환 여부로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
7. The method of claim 6, wherein the determination of whether or not a position change to the heating mode has occurred in step (a-1) is based on whether or not a position change of the 4-way valve has occurred.
제6항에 있어서, 상기 (a-1) 단계에서 난방 모드로의 포지션 전환이 발생된 것으로 판단되면, 상기 (b-1) 단계의 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기의 건조 동작을 수행하고,
난방 모드로의 포지션 전환이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 설정된 정상 냉방 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템 제어 방법.
The method of claim 6, wherein when it is determined that the position conversion to the heating mode has occurred in step (a-1), the drying operation of the internal heat exchanger is performed by entering the drying mode of the internal heat exchanger in step (b-1), ,
An air conditioning system control method for an electric vehicle, characterized in that operating in a set normal cooling mode when it is determined that the position conversion to the heating mode has not occurred.
냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
상기 압축기로부터 배출되는 냉매를 공조 모드에 따라 외부열교환기 또는 내부열교환기로 전달하는 4방밸브;
상기 압축기 또는 내부열교환기로부터 전달되는 냉매를 자동차 외부의 공기와 열교환시키는 외부열교환기;
상기 외부열교환기에서 전달된 냉매를 HVAC 모듈 내부로 공급되는 공기와 열교환시키거나, 상기 압축기에서 배출된 냉매를 HVAC 모듈 내부로 공급되는 공기와 열교환시키는 내부열교환기;
상기 내부열교환기 측에 설치되어 상기 내부열교환기 주변의 온도롤 검출하는 제1온도센서;
상기 내부열교환기로부터 이격된 위치에 설치되어 냉각수 전기히터를 통해 가열된 냉각수가 공급되며, 상기 내부열교환기를 거쳐 토출되는 공기를 가열하는 히터 코어;
상기 히터 코어 측에 설치되어 상기 히터 코어 주변의 온도를 검출하는 제2온도센서;
상기 HVAC 모듈 내부에 설치되며 상기 내부열교환기로 공기를 송풍하는 블로워 팬;
상기 제1온도센서 및 제2온도센서로부터 검출된 온도값을 기반으로 상기 압축기와 냉각수 전기히터 및 블로워 팬을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우, 사용자에 의해 설정된 설정온도값에 제1 보상온도값이 추가된 온도를 상기 내부열교환기의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 상기 압축기를 PID 제어하는 동시에, 상기 설정온도값에 제2 보상온도값이 추가된 온도를 상기 히터 코어의 목표온도값으로 설정하여 일정시간 동안 냉각수 전기히터의 PID 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템.
A compressor that compresses and discharges the refrigerant;
a four-way valve for transferring the refrigerant discharged from the compressor to an external heat exchanger or an internal heat exchanger according to an air conditioning mode;
an external heat exchanger that exchanges heat with air outside the vehicle for the refrigerant transferred from the compressor or the internal heat exchanger;
an internal heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant transferred from the external heat exchanger and air supplied into the HVAC module, or exchanges heat between the refrigerant discharged from the compressor and the air supplied into the HVAC module;
a first temperature sensor installed on the side of the internal heat exchanger to detect a temperature around the internal heat exchanger;
a heater core installed at a position spaced apart from the internal heat exchanger, supplied with cooling water heated by an electric cooling water heater, and heating air discharged through the internal heat exchanger;
a second temperature sensor installed on the side of the heater core to detect a temperature around the heater core;
a blower fan installed inside the HVAC module and blowing air to the internal heat exchanger;
A control unit controlling the compressor, the cooling water electric heater, and the blower fan based on the temperature values detected by the first temperature sensor and the second temperature sensor;
The control unit,
When the current outside air temperature is within the set range, the temperature obtained by adding the first compensation temperature to the set temperature set by the user is set as the target temperature of the internal heat exchanger to PID control the compressor for a certain period of time. , The air conditioning system of an electric vehicle, characterized in that PID control of the cooling water electric heater for a predetermined time by setting the temperature obtained by adding the second compensation temperature value to the set temperature value as the target temperature value of the heater core.
제9항에 있어서, 상기 제어부는, 현재의 외기온도가 설정범위 내에 존재하는 경우, 내부열교환기 건조 모드로의 진입 요청이 수신되었는지 여부를 판단하여, 내부열교환기 건조 모드로 진입 요청이 수신된 것으로 확인되면, 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 설정시간 동안 상기 내부열교환기의 건조 동작을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템.
10. The method of claim 9, wherein the control unit determines whether a request to enter the internal heat exchanger drying mode has been received when the current outside air temperature is within a set range, and confirms that the request to enter the internal heat exchanger drying mode has been received. , the air conditioning system of an electric vehicle, characterized in that it enters an internal heat exchanger drying mode and controls to perform a drying operation of the internal heat exchanger for a set time.
제10항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 내부열교환기 건조 모드로 진입 후,
제1단계에서 상기 HVAC 모듈 내부의 히터 코어 및 블로워 팬을 일정시간 작동시켜 상기 내부열교환기의 제습과 실내 난방을 수행하도록 제어하고,
제2단계에서 상기 압축기를 설정된 최소 RPM으로 일정시간 동안 작동시켜 상기 내부열교환기의 잔여 수분을 제거하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템.
11. The method of claim 10, wherein the controller, after entering the internal heat exchanger drying mode,
In a first step, the heater core and the blower fan inside the HVAC module are operated for a predetermined period of time to control the internal heat exchanger to dehumidify and heat the room,
The air conditioning system of an electric vehicle, characterized in that in the second step, the compressor is operated at a set minimum RPM for a predetermined time to remove residual moisture from the internal heat exchanger.
제10항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 내부열교환기의 건조 동작을 수행하는 중에, 사용자의 조작이나 설정된 조건에 의해 제상 모드 또는 냉방 모드로 변경되거나, 또는 공조 시스템이 오프(OFF)될 경우 상기 내부열교환기의 건조 동작을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템.
11. The method of claim 10, wherein the control unit, while performing a drying operation of the internal heat exchanger, changes to a defrost mode or a cooling mode by a user's manipulation or a set condition, or when an air conditioning system is turned off, the internal heat exchanger is turned off. An air conditioning system for an electric vehicle characterized by controlling to stop a drying operation of an exchanger.
제10항에 있어서, 상기 제어부는, 배터리 리셋시 상기 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 상기 내부열교환기의 건조 동작을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템.
11 . The air conditioning system of claim 10 , wherein the control unit controls the internal heat exchanger to enter the internal heat exchanger drying mode and perform a drying operation of the internal heat exchanger when the battery is reset.
제11항에 있어서, 상기 제어부는, 냉방 모드에서 난방 모드로 포지션 전환이 발생된 것으로 판단되면, 상기 내부열교환기 건조 모드로 진입하여 내부열교환기의 건조 동작을 수행하도록 제어하고,
냉방 모드에서 난방 모드로 포지션 전환이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 설정된 정상 냉방 모드로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 공조 시스템.
The method of claim 11, wherein the control unit controls the internal heat exchanger to enter the internal heat exchanger drying mode and perform a drying operation of the internal heat exchanger when it is determined that a position change from the cooling mode to the heating mode has occurred,
An air conditioning system for an electric vehicle characterized by controlling to operate in a set normal cooling mode when it is determined that a position change from a cooling mode to a heating mode has not occurred.
KR1020220004876A 2022-01-12 2022-01-12 Electric vehicle air conditioning system and its control method KR102615343B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220004876A KR102615343B1 (en) 2022-01-12 2022-01-12 Electric vehicle air conditioning system and its control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220004876A KR102615343B1 (en) 2022-01-12 2022-01-12 Electric vehicle air conditioning system and its control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230109013A true KR20230109013A (en) 2023-07-19
KR102615343B1 KR102615343B1 (en) 2023-12-19

Family

ID=87425847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220004876A KR102615343B1 (en) 2022-01-12 2022-01-12 Electric vehicle air conditioning system and its control method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102615343B1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09272333A (en) * 1996-04-10 1997-10-21 Denso Corp Air conditioner for vehicle
JPH11301246A (en) * 1998-04-17 1999-11-02 Mazda Motor Corp Air conditioner for vehicle
JP2000211343A (en) * 1999-01-21 2000-08-02 Honda Motor Co Ltd Vehicle air-conditioner
JP2005059760A (en) * 2003-08-15 2005-03-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Air conditioner for vehicle
KR20130100715A (en) * 2012-03-02 2013-09-11 한라비스테온공조 주식회사 Control method of heat pump system for vehicle and its system
KR20140097776A (en) * 2013-01-30 2014-08-07 오텍캐리어 주식회사 Inverter type air conditioner system for vehicle
KR20170084729A (en) * 2016-01-12 2017-07-21 전주대학교 산학협력단 Apparatus humidity of airconditioner evaporator for vihicle and the method thereof
KR101815863B1 (en) 2011-08-24 2018-01-08 한온시스템 주식회사 Air-conditioning System for electric vehicle
KR102183499B1 (en) * 2020-04-22 2020-11-26 에스트라오토모티브시스템 주식회사 Heat Pump System For Vehicle

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09272333A (en) * 1996-04-10 1997-10-21 Denso Corp Air conditioner for vehicle
JPH11301246A (en) * 1998-04-17 1999-11-02 Mazda Motor Corp Air conditioner for vehicle
JP2000211343A (en) * 1999-01-21 2000-08-02 Honda Motor Co Ltd Vehicle air-conditioner
JP2005059760A (en) * 2003-08-15 2005-03-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Air conditioner for vehicle
KR101815863B1 (en) 2011-08-24 2018-01-08 한온시스템 주식회사 Air-conditioning System for electric vehicle
KR20130100715A (en) * 2012-03-02 2013-09-11 한라비스테온공조 주식회사 Control method of heat pump system for vehicle and its system
KR20140097776A (en) * 2013-01-30 2014-08-07 오텍캐리어 주식회사 Inverter type air conditioner system for vehicle
KR20170084729A (en) * 2016-01-12 2017-07-21 전주대학교 산학협력단 Apparatus humidity of airconditioner evaporator for vihicle and the method thereof
KR102183499B1 (en) * 2020-04-22 2020-11-26 에스트라오토모티브시스템 주식회사 Heat Pump System For Vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
KR102615343B1 (en) 2023-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110505968B (en) Air conditioner for vehicle
US5316074A (en) Automotive hair conditioner
WO2020108542A1 (en) Vehicle thermal management system and control method therefor, and vehicle
JP7300264B2 (en) Vehicle air conditioner
JP2008308080A (en) Heat absorption and radiation system for automobile, and control method thereof
CN108790672B (en) Air conditioner for vehicle
US20210291626A1 (en) Refrigeration cycle device
JP2018177219A (en) Vehicular heat management device
US20190070933A1 (en) Vehicle Air Conditioning Device
CN111032386B (en) Air conditioner for vehicle
WO2020021840A1 (en) Vehicle air conditioner
CN109890635B (en) Air conditioner for vehicle
CN110062708B (en) Air conditioner for vehicle
CN112384392A (en) Air conditioner for vehicle
CN116141922A (en) Method for controlling a vehicle HVAC system
WO2021187005A1 (en) Vehicle air conditioner
KR102615343B1 (en) Electric vehicle air conditioning system and its control method
KR102478225B1 (en) Electric vehicle air conditioning system and its control method
KR20220122391A (en) Method for controlling heating of a vehicle thermal management system
EP3798536A1 (en) Heat pump system
KR20230109009A (en) Electric vehicle air conditioning system and its control method
CN113015638A (en) Air conditioner for vehicle
JP7387520B2 (en) Vehicle air conditioner
KR102577144B1 (en) Automotive heat pump system
US20240131900A1 (en) Heat management system for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant