KR20230149105A

KR20230149105A - 차량용 hvac시스템

Info

Publication number: KR20230149105A
Application number: KR1020220048376A
Authority: KR
Inventors: 류창기; 이우진; 채규호; 고인욱; 고동주; 송재현; 최현훈; 권춘규; 송대현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2023-10-26

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 냉매를 압축하는 압축기; 승객실의 전석영역을 공조하도록 구성된 증발기 및 내측 응축기를 포함한 프론트 HVAC유닛; 승객실의 후석영역을 공조하도록 구성된 리어 열교환기를 포함한 리어 HVAC유닛; 및 상기 압축기, 상기 내측 응축기, 및 상기 리어 열교환기 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 제1컨트롤밸브;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 HVAC시스템{AUTOMOTIVE HVAC SYSTEM}

본 발명은 차량용 HVAC시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 전석영역 및 후석영역에 대한 개별적인 공조작동을 실행할 수 있는 차량용 HVAC시스템에 관한 것이다.

차량은 승객실을 공조(air-conditioning a passenger compartment)하기 위한 HVAC시스템을 포함한다. 구체적으로, 탑승객의 쾌적함을 위하여 승객실 내의 공기를 가열하고 냉각하도록 구성된다. 또한, 일부의 HVAC시스템은 공기공급원을 선택적으로 변화시키도록 구성된다. 그리고, 일부의 HVAC시스템은 승객실의 외부로부터 신선한 공기를 흡입하고, 에어를 컨디셔닝한 후에 승객실 내로 컨디셔닝된 에어를 순환시키도록 구성된다. 또 다른 HVAC시스템은 외기 및 내기로 이루어진 혼합공기를 흡입하고, 그 혼합공기를 컨디셔닝한 후에 승객실 내로 컨디셔닝된 혼합공기를 펌핑하도록 구성된다.

일부 차량은 차량의 전석영역 및 후석영역을 개별적으로 공조하기 위한 HVAC시스템을 가지고, 이러한 HVAC시스템은 차량의 전석영역(front seat zone)을 공조하는 프론트 HVAC유닛과, 차량의 후석영역(rear seat zone)을 공조하는 리어 HVAC유닛을 포함한다.

프론트 HVAC유닛은 프론트 증발기, 내측 응축기, 프론트 PTC히터를 포함한다. 프론트 증발기, 내측 응축기, 프론트 PTC히터는 프론트 HVAC하우징 내에 배치되고, 프론트 HVAC하우징은 승객실의 전석공간을 향해 배치된다. 프론트 PCT히터는 전기에너지에 의해 작동하도록 구성되고, 프론트 PTC히터가 공기를 가열함으로써 차량의 전석영역이 독립적으로 난방될 수 있다.

리어 HVAC유닛은 리어증발기, PTC히터를 포함한다. 리어증발기, 리어PTC히터는 리어 HVAC하우징 내에 배치되고, 리어 HVAC하우징은 승객실의 후석공간을 향해 배치된다. 리어 PCT히터는 전기에너지에 의해 작동하도록 구성되고, 리어 PTC히터가 공기를 가열함으로써 차량의 후석영역이 개별적으로 난방될 수 있다.

이와 같이, 차량의 전석영역 및 후석영역을 개별적으로 공조하기 위한 기존의 HVAC시스템은 2개의 PTC히터를 가짐으로써 그 제조비용이 높고, 그 전기에너지의 사용량이 증가하므로 에너지효율이 저하되는 단점이 있었다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 차량의 전석영역 및 후석영역에 대한 공조성능을 개선할 수 있고, 에너지효율을 향상시키며 제조비용을 절감할 수 있는 차량용 HVAC시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 냉매를 압축하는 압축기; 승객실의 전석영역을 공조하도록 구성된 증발기 및 내측 응축기를 포함한 프론트 HVAC유닛; 승객실의 후석영역을 공조하도록 구성된 리어 열교환기를 포함한 리어 HVAC유닛; 및 상기 압축기, 상기 내측 응축기, 및 상기 리어 열교환기 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 제1컨트롤밸브;를 포함할 수 있다.

상기 제1컨트롤밸브는 상기 압축기에 유체적으로 연결된 제1포트와, 상기 내측 응축기에 유체적으로 연결된 제2포트와, 상기 리어 열교환기에 유체적으로 연결된 제3포트를 포함할 수 있다.

상기 제1컨트롤밸브는 상기 제1포트를 상기 제2포트 및 제3포트와 소통시키는 제1위치와, 상기 제1포트를 상기 제2포트와 소통시키는 제2위치와, 상기 제1포트를 상기 제3포트와 소통시키는 제3위치 사이로 스위칭되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 상기 내측 응축기의 하류에 연결된 중간 열교환기; 상기 중간 열교환기의 하류에 연결된 외측 열교환기; 및 상기 리어 열교환기, 상기 압축기, 및 상기 중간 열교환기 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 제2컨트롤밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제2컨트롤밸브는 상기 리어 열교환기에 유체적으로 연결된 제1포트와, 상기 중간 열교환기에 유체적으로 연결된 제2포트와, 상기 압축기에 유체적으로 연결된 제3포트를 포함할 수 있다.

상기 제2컨트롤밸브는 상기 제1포트가 상기 제2포트와 소통하는 제1위치와, 상기 제1포트가 상기 제3포트와 소통하는 제2위치 사이에서 스위칭되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 상기 중간 열교환기의 하류지점 및 상기 압축기의 상류지점을 연결하는 난방측 바이패스도관; 및 상기 중간 열교환기, 상기 압축기, 및 상기 외측 열교환기 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 스위칭밸브;를 더 포함할 수 있다.

상기 스위칭밸브는 상기 중간 열교환기에 유체적으로 연결된 제1포트와, 상기 외측 열교환기에 유체적으로 연결된 제2포트와, 상기 난방측 바이패스도관에 연결된 제3포트를 포함할 수 있다.

상기 스위칭밸브는 상기 제1포트가 상기 제2포트와 소통하는 제1위치와, 상기 제1포트가 상기 제3포트와 소통하는 제2위치 사이로 스위칭하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 상기 중간 열교환기의 상류지점과, 상기 증발기의 상류지점을 연결하는 제습측 바이패스도관; 및 상기 제습측 바이패스도관에 배치된 제습측 바이패스밸브;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 상기 증발기의 상류지점과 상기 내측 응축기의 하류지점을 연결하는 리어 연결도관을 더 포함할 수 있다. 상기 리어 열교환기는 리어 연결도관을 통해 상기 증발기에 병렬로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템은, 상기 압축기 및 상기 내측 응축기 사이의 지점과, 상기 리어 열교환기의 상류지점을 연결하는 난방측 연결도관을 더 포함할 수 있다. 상기 리어 열교환기는 상기 난방측 연결도관을 통해 상기 내측 응축기에 병렬로 연결될 수 있다.

상기 전석영역이 난방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 제1컨트롤밸브는 제1위치로 스위칭되도록 구성될 수 있다.

상기 전석영역이 난방조건 또는 냉방조건이고 상기 후석영역이 냉방조건일 때, 상기 제1컨트롤밸브는 제3위치로 스위칭되도록 구성될 수 있다.

상기 전석영역이 냉방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 제1컨토를밸브는 제2위치로 스위칭되도록 구성될 수 있다.

상기 전석영역이 난방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 제2컨트롤밸브는 제2위치로 스위칭되도록 구성될 수 있다.

상기 전석영역이 난방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 스위칭밸브는 제2위치로 스위칭되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 리어 HVAC유닛의 리어 열교환기가 제1컨트롤밸브를 통해 압축기에 선택적으로 연결됨으로써 리어 열교환기는 후석영역의 냉방조건 및 난방조건에 따라 냉매를 증발시키는 증발기능 및 냉매를 응축하는 응축기능을 선택적으로 구현할 수 있고, 이를 통해 리어 HVAC유닛은 난방을 위한 별도의 히터를 생략할 수 있으므로 전기에너지 효율을 개선할 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 HAVC시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 전석영역의 난방조건 및 후석영역의 난방조건일 때, 프론트 HVAC유닛이 난방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛이 난방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 전석영역이 난방 및 제습조건이고 후석영역이 난방조건일 때, 프론트 HVAC유닛이 난방 및 제습 모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛이 난방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.
도 4는 전석영역이 난방조건이고 후석영역이 냉방조건일 때, 프론트 HVAC유닛이 난방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛이 냉방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 전석영역이 냉방조건이고 후석영역이 냉방조건일 때, 프론트 HVAC유닛이 냉방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛이 냉방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 전석영역이 냉방조건이고 후석영역이 난방조건일 때, 프론트 HVAC유닛이 냉방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛이 난방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 프론트 HVAC유닛 및 리어 HVAC유닛이 차량에 배치된 것을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVC시스템(11, HVAC system)은, 냉매루프(21), 프론트 HVAC유닛(130), 및 리어 HVAC유닛(150)을 포함할 수 있다.

구체적으로, HVAC시스템(11)은 압축기(31), 내측 응축기(32), 난방측 팽창밸브(63), 중간 열교환기(70), 외측 열교환기(33), 냉방측 팽창밸브(61), 증발기(34), 리어측 팽창밸브(62), 리어 열교환기(152)를 포함할 수 있다. 또한, HVAC시스템(11)은 배터리냉각시스템(12)에 열적으로 연결된 배터리칠러(45)를 포함할 수 있다. 냉매루프(21)는 프론트 HVAC유닛(130)의 작동모드, 리어 HVAC유닛(150)의 작동모드, 배터리의 냉각 등과 같은 다양한 작동모드에 기초하여 다양한 순환경로를 제공하도록 구성될 수 있다.

HVAC시스템(11)은 승객실과 열적으로 연결될 수 있다. 특히, 차량용 HVAC시스템(11)은 냉매에 의해 차량의 승객실의 공기를 가열 내지 냉각하도록 구성될 수 있다. 그리고, 배터리냉각시스템(12, battery cooling system) 및 파워트레인냉각시스템(13, powertrain cooling system)이 차량용 HVAC시스템(11)에 열적으로 연결될 수 있고, 배터리냉각시스템(12)은 배터리와 열적으로 연결될 수 있으며, 파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e)와 열적으로 연결될 수 있다.

도 8을 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)은 승객실의 전석영역(2)을 공조하도록 차량(1)의 전방에 배치될 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)은 승객실의 전석영역(2)을 향해 배치된 프론트 HVAC하우징(131)을 포함할 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)은 프론트 HVAC하우징(131) 내에 배치된 증발기(34) 및 내측 응축기(32)를 포함할 수 있고, 증발기(34) 및 내측 응축기(32)는 냉매루프(21)에 의한 냉매의 흐름경로 전환(조절)에 따라 승객실의 전석영역(2)을 공조하도록 구성될 수 있다. 증발기(34)는 냉매를 증발시킴으로써 전석영역(2)을 향해 흘러가는 공기를 냉각하도록 구성될 수 있고, 내측 응축기(32)는 냉매를 응축시킴으로써 전석영역(2)을 향해 흘러가는 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 차량은 승객실과 프론트컴파트먼트를 구획하는 대쉬패널(4)을 포함할 수 있고, 대쉬패널(4)은 프론트컴파트먼트를 향하는 전방면과, 승객실을 향하는 후방면을 가질 수 있다. 에어디스트리뷰터유닛(5, air distributor unit)이 프론트 HVAC하우징(131)에 연결될 수 있고, 에어디스트리뷰터유닛(5)은 프론트 HVAC하우징(131) 내에서 가열 내지 냉각된 공기를 승객실의 전석영역(2)으로 분배하도록 구성될 수 있다. 프론트 HVAC하우징(131)이 차량의 대쉬패널(4)의 전방면에 장착될 수 있으며, 에어디스트리뷰터유닛(5)이 대쉬패널(4)의 후방면에 장착될 수 있다. 이에 의해, 승객실의 전석영역(2)은 보다 넓은 공간을 확보할 수 있다. 에어디스트리뷰터유닛(5)은 대쉬패널(4)의 개구를 통해 프론트 HVAC하우징(131)과 소통할 수 있다.

도 1을 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)은 프론트 HVAC하우징(131) 내에 배치된 PTC히터(133) 및 에어믹싱도어(135)를 더 포함할 수 있다. PTC히터(133, Positive Temperature Coefficient heater)는 내측 응축기(32)에 인접하게 배치될 수 있고, 프론트 HVAC유닛(130)의 난방작동 시에 프론트 HVAC하우징(131)을 통과하는 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 에어믹싱도어(135)가 증발기(34) 및 내측 응축기(32) 사이에 배치될 수 있고, 에어믹싱도어(135)의 위치가 가변됨에 따라 증발기(34)에 의해 냉각된 공기의 유량 및 내측 응축기(32)에 의해 가열된 공기의 유량이 일정 비율로 혼합될 수 있다.

프론트 HVAC하우징(131) 내에서 증발기(34), 내측 응축기(32), 에어믹싱도어(135) 등을 통해 가열된 공기, 냉각된 공기, 혼합된 공기 등이 에어디스트리뷰터유닛(5)을 통해 승객실의 전석영역(2)을 향해 흘러갈 수 있다.

도 8을 참조하면, 리어 HVAC유닛(150)은 승객실의 후석영역(3)을 공조하도록 차량(1)의 후석영역(3)을 향해 배치될 수 있다. 리어 HVAC유닛(150)은 승객실의 후석영역(3)을 향해 배치된 리어 HVAC하우징(151)을 포함할 수 있다. 또한, 리어 HVAC유닛(150)은 리어 HVAC하우징(151) 내에 배치된 리어 열교환기(152)를 포함할 수 있고, 리어 열교환기(152)는 냉매루프(21)를 통해 압축기(31), 외측 열교환기(33), 중간 열교환기(70)에 유체적으로 연결될 수 있으며, 리어 열교환기(152)는 후석영역(3)을 공조하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 리어 열교환기(152)는 후석영역(3)의 난방조건 및 냉방조건에 따라 냉매를 응축하는 응축기능 및 냉매를 증발시키는 증발기능을 선택적으로 구현하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 리어 열교환기(152)는 후석영역(3)의 난방조건에서 냉매를 응축시키는 응축기의 역할을 할 수 있고, 후석영역(3)의 냉방조건에서 냉매를 증발시키는 증발기의 역할을 할 수 있다. 리어 HVAC유닛(150)은 승객실의 전석영역(2)과 후석영역(3) 사이에 배치됨으로써 리어 HVAC유닛(150)은 압축기(31)와의 거리를 최소화할 수 있고, 이를 통해 압축기(31)에 의해 압축된 냉매가 리어 HVAC유닛(150)의 리어 열교환기(152)로 흘러가는 도중에 발생할 수 있는 압력손실을 최소화할 수 있다.

압축기(31)는 냉매를 압축함으로써 제1냉매를 순환시키도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 압축기(31)는 전기에너지에 의해 구동하는 전동식 압축기일 수 있다.

내측 응축기(32)는 압축기(31)의 하류 측에 위치할 수 있고, 내측 응축기(32)는 압축기(31)로부터 공급받은 냉매를 응축하도록 구성될 수 있다. 즉, 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 내측 응축기(32)에서 공기로 열을 전달하고 응축될 수 있다. 이에, 내측 응축기(32)는 압축기(31)에 의해 압축된 냉매를 이용하여 공기를 가열할 수 있고, 내측 응축기(32)에 의해 가열된 공기가 승객실로 흘러갈 수 있다. 내측 응축기(32)는 내연기관 차량의 HVAC시스템의 히터코어에 상응한다.

중간 열교환기(70)가 내측 응축기(32)의 하류 측에 위치할 수 있고, 특히 중간 열교환기(70)는 냉매루프(21) 상에서 내측 응축기(32) 및 외측 열교환기(33) 사이에 배치될 수 있다. HVAC시스템(11)은 중간 열교환기(70)를 통해 배터리냉각시스템(12) 및 파워트레인냉각시스템(13)에 열적으로 연결될 수 있다. 이에 의해, 중간 열교환기(70)는 배터리냉각시스템(12)을 순환하는 배터리냉각수 및/또는 파워트레인냉각시스템(13)을 순환하는 파워트레인냉각수에 의해 냉매를 가열 또는 냉각하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 중간 열교환기(70)는 배터리냉각수 및/또는 파워트레인 냉각수와 열교환하는 수냉식 열교환기(liquid-cooled heat exchanger)일 수 있다.

중간 열교환기(70)는 HVAC시스템(11), 배터리냉각시스템(12), 및 파워트레인냉각시스템(13) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 중간 열교환기(70)는 HVAC시스템(11)의 냉매루프(21)와 유체적으로 연결된 제1통로(71)와, 배터리냉각시스템(12)의 라디에이터측 냉각수루프(22a)와 유체적으로 연결된 제2통로(72)와, 파워트레인냉각시스템(13)의 파워트레인냉각수루프(23)와 유체적으로 연결된 제3통로(73)를 포함할 수 있다.

난방측 팽창밸브(63)가 중간 열교환기(70)의 상류 측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 난방측 팽창밸브(63)는 내측 응축기(32) 및 중간 열교환기(70) 사이에 배치될 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)의 난방작동 및/또는 리어 HVAC유닛(150)의 난방작동 시에, 난방측 팽창밸브(63)는 중간 열교환기(70)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.

일 예에 따르면, 난방측 팽창밸브(63)는 엑츄에이터(63a)를 가진 전자팽창밸브(EXV, electronic expansion valve)일 수 있다. 엑츄에이터(63a)는 난방측 팽창밸브(16)의 밸브바디에서 한정된 오리피스를 개폐하도록 이동하는 샤프트를 가질 수 있고, 샤프트의 위치는 엑츄에이터(63a)의 회전방향 및 회전정도 등에 따라 가변될 수 있으며, 이에 의해 난방측 팽창밸브(63)의 오리피스에 대한 개도가 가변될 수 있다. 컨트롤러(100)는 엑츄에이터(63a)의 작동을 제어할 수 있다. 그리고, 난방측 팽창밸브(63)는 완전 개방형 전자팽창밸브(full open type EXV)일 수 있다. 이에 프론트 HVAC유닛(130) 및 리어 HVAC유닛(150)이 동시에 난방모드로 작동하지 않을 때, 난방측 팽창밸브(63)가 100%로 완전히 개방됨으로써 냉매가 난방측 팽창밸브(63)를 통과할 수 있고, 냉매는 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창(교축)되지 않는다.

난방측 팽창밸브(63)는 컨트롤러(100)에 의해 그 개도가 가변되도록 구성될 수 있고, 난방측 팽창밸브(63)의 개도가 가변됨에 따라 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130) 및 리어 HVAC유닛(150)이 동시에 난방모드로 작동할 때 난방측 팽창밸브(63)의 개도는 컨트롤러(100)에 의해 제어될 수 있다.

외측 열교환기(33)가 중간 열교환기(70)의 하류에 위치할 수 있다. 외측 열교환기(33)는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 외측 열교환기(33)는 외부에 노출되어 있으므로 외측 열교환기(33) 및 외기 사이에서 열이 전달될 수 있다. 이에 따라 외측 열교환기(33)는 외기와 열교환하는 공랭식 열교환기(air-coooled heat exchagner)일 수 있다. 특히, 외측 열교환기(33)는 냉각팬(55)에 의해 강제로 송풍되는 외기와 열교환함으로써 외측 열교환기(33) 및 외기 사이의 열전달율이 더 높아질 수 있다.

증발기(34)는 냉방측 팽창밸브(61)로부터 공급받은 냉매를 증발시키도록 구성될 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(61)에 의해 팽창된 냉매는 증발기(34)에서 공기로부터 열을 흡수하고 증발할 수 있다. 이에, HVAC시스템(11)의 냉방작동 시에, 증발기(34)는 외측 열교환기(33)에 의해 냉각되고 냉방측 팽창밸브(61)에 의해 팽창된 냉매를 이용하여 공기를 냉각할 수 있고, 증발기(34)에 의해 냉각된 공기가 승객실의 전석영역(2)으로 흘러들어갈 수 있다.

냉방측 팽창밸브(61)가 증발기(34)의 상류측에 배치될 수 있다. 냉방측 팽창밸브(61)가 외측 열교환기(33) 및 증발기(34) 사이에 배치될 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)의 냉방 작동 시에, 냉방측 팽창밸브(61)는 증발기(34)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 냉방측 팽창밸브(61)는 냉매의 온도 및/또는 압력을 센싱하여 냉방측 팽창밸브(61)의 개도를 조절하는 감온팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)일 수 있다. 구체적으로 실시예에 따르면, 냉방측 팽창밸브(61)는 냉매가 냉방측 팽창밸브(61)의 내부유로 흘러들어감을 선택적으로 차단할 수 있는 개폐밸브(61a)를 가진 감온팽창밸브일 수 있고, 개폐밸브(61a)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 개폐밸브(61a)는 컨트롤러(100)에 의해 개폐될 수 있고, 이에 냉매가 냉방측 팽창밸브(61)로 흘러들어감을 차단(block) 내지 해제(unblock)할 수 있다. 개폐밸브(61a)가 개방될 때 냉매가 냉방측 팽창밸브(61)로 흘러들어감이 허용될 수 있고, 개폐밸브(61a)가 폐쇄될 때 냉매가 냉방측 팽창밸브(61)로 흘러들어감이 차단될 수 있다. 일 예에 따르면, 개폐밸브(61a)는 냉방측 팽창밸브(61)의 밸브바디의 내부에 일체로 장착됨으로써 냉방측 팽창밸브(61)의 내부유로를 개폐하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 개폐밸브(61a)는 냉방측 팽창밸브(61)의 상류측에 배치됨으로써 냉방측 팽창밸브(61)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.

개폐밸브(61a)가 폐쇄될 경우 냉방측 팽창밸브(61)가 차단될 수 있고, 이에 냉매는 냉방측 팽창밸브(61) 및 증발기(34) 측으로 유입되지 않고 배터리칠러(45) 측으로만 유입될 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 폐쇄될 경우에는 HVAC시스템(11)의 냉방작동이 실행되지 않고, 배터리칠러(45)만이 냉각되거나 HVAC시스템(11)의 난방작동이 실행될 수 있다. 개폐밸브(61a)가 개방될 경우 냉매는 냉방측 팽창밸브(61) 및 증발기(34) 측으로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 개방될 경우에는 냉매는 냉방측 팽창밸브(61)에 의해 팽창되고, 증발기(34)에 의해 증발될 수 있다.

HVAC시스템(11)은 압축기(31)의 상류 측에 위치한 어큐뮬레이터(35)를 더 포함할 수 있고, 어큐뮬레이터(35)는 냉매에서 액상의 냉매를 분리함으로써 압축기(31) 내로 액상의 냉매가 유입됨을 방지하도록 구성될 수 있다.

HVAC시스템(11)은 냉방측 팽창밸브(61)의 상류지점(21a)과, 압축기(31)의 상류지점(21d)을 연결하는 분배도관(25)을 더 포함할 수 있다. 분배도관(25)은 외측 열교환기(33)로부터 배출된 냉매의 적어도 일부가 냉방측 팽창밸브(61) 및 증발기(34)를 바이패스하여 압축기(31)로 바로 흘러감을 허용하도록 구성될 수 있다. 이에, 냉매의 적어도 일부가 분배도관(25)을 통해 흘러갈 경우, 냉매는 일정비율로 분배도관(25) 및 증발기(34)로 분배될 수 있다.

배터리칠러(45)가 분배도관(25)에 열적으로 연결될 수 있으며, 배터리칠러(45)는 분배도관(25) 및 후술하는 배터리측 냉각수루프(22b) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리칠러(45)는 HVAC시스템(11)을 순환하는 냉매와 배터리냉각시스템(12)을 순환하는 배터리측 냉각수의 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 배터리칠러(45)는 분배도관(25)에 유체적으로 연결된 제1통로(45a)와, 배터리측 냉각수루프(22b)에 유체적으로 연결된 제2통로(45b)를 포함할 수 있다. 제1통로(45a) 및 제2통로(45b)는 배터리칠러(45) 내에서 서로 인접하거나 접촉하도록 배치될 수 있으며, 제1통로(45a)는 제2통로(45b)에 대해 유체적으로 분리될 수 있다. 이에, 배터리칠러(45)는 제2통로(45b)를 통과하는 배터리냉각수 및 제1통로(45a)를 통과하는 냉매 사이에서 열을 전달할 수 있다. 분배도관(25)은 어큐뮬레이터(35)의 상류지점(21d)에 연결될 수 있고, 분배도관(36)을 통과하는 냉매가 어큐뮬레이터(35)에 수용될 수 있다.

칠러측 팽창밸브(64)가 분배도관(25) 상에서 배터리칠러(45)의 상류 측에 배치될 수 있다. 칠러측 팽창밸브(64)는 배터리칠러(45)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 칠러측 팽창밸브(64)는 외측 열교환기(33)로부터 공급받은 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.

일 예에 따르면, 칠러측 팽창밸브(64)는 엑츄에이터(64a)를 가진 전자팽창밸브(EXV, electronic expansion valve)일 수 있다. 엑츄에이터(64a)는 칠러측 팽창밸브(64)의 밸브바디에서 한정된 오리피스를 개폐하도록 이동하는 샤프트를 가질 수 있고, 샤프트의 위치는 엑츄에이터(64a)의 회전방향 및 회전정도 등에 따라 가변될 수 있으며, 이에 의해 칠러측 팽창밸브(64)의 오리피스에 대한 개도가 가변될 수 있다. 컨트롤러(100)는 엑츄에이터(64a)의 작동을 제어할 수 있다. 그리고, 칠러측 팽창밸브(64)는 완전 개방형 전자팽창밸브(full open type EXV)일 수 있다.

칠러측 팽창밸브(64)의 개도가 가변됨에 따라 배터리칠러(45)로 유입되는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 냉방측 팽창밸브(61)의 개도 및 칠러측 팽창밸브(64)의 개도가 조절됨에 따라, 냉매는 증발기(34) 및 배터리칠러(45) 측으로 일정 비율로 분배될 수 있고, 이를 통해 증발기(34)의 증발 및 배터리칠러(45)에 의한 배터리냉각수의 냉각이 동시에 또는 선택적으로 실행될 수 있다.

HVAC시스템(11)은 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)의 상류지점(21g)과, 증발기(34)의 상류지점(21h)을 연결하는 제습측 바이패스도관(27)을 더 포함할 수 있다. 제습측 바이패스도관(27)의 입구는 중간 열교환기(70)의 제1통로(71) 및 난방측 팽창밸브(63) 사이의 지점에 연결될 수 있고, 제습측 바이패스도관(27)의 출구는 증발기(34)의 상류지점(21h)에 연결될 수 있다. 제습측 바이패스밸브(27a)가 제습측 바이패스도관(27)에 개폐가능하게 설치될 수 있다. 제습측 바이패스밸브(27a)가 개방될 때, 냉매가 제습측 바이패스도관(27)을 통해 증발기(34)로 흘러갈 수 있다. 도 3을 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)의 난방 작동 도중에 승객실에 대한 제습이 요구될 때, 제습측 바이패스밸브(27a)가 개방됨에 따라 난방측 팽창밸브(16)로부터 중간 열교환기(70)로 흘러가는 냉매의 일부는 제습측 바이패스도관(27)을 거쳐 증발기(34)로 바로 흘러갈 수 있고, 이에 증발기(34)로 유입된 냉매의 일부는 증발기(34)를 통과한 공기를 냉각함으로써 공기의 제습이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 승객실의 전석영역(2)에 대한 난방 및 제습이 동시에 이루어질 수 있다.

HVAC시스템(11)은 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)의 하류지점과, 압축기(31)의 상류지점(21e)을 연결하는 난방측 바이패스도관(28)을 더 포함할 수 있다. 난방측 바이패스도관(28)의 입구는 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)의 하류지점에 연결될 수 있고, 난방측 바이패스도관(28)의 출구는 압축기(31)의 상류지점(21e)에 연결될 수 있다.

스위칭밸브(37)가 난방측 바이패스도관(28)의 입구에 배치될 수 있고, 스위칭밸브(37)는 외측 열교환기(33) 및 중간 열교환기(70) 사이에 위치할 수 있다. 스위칭밸브(37)는 중간 열교환기(70), 외측 열교환기(33), 및 압축기(31) 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 스위칭밸브(37)는 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)에 유체적으로 연결된 제1포트(37a)와, 외측 열교환기(33)에 유체적으로 연결된 제2포트(37b)와, 난방측 바이패스도관(28)에 유체적으로 연결된 제3포트(37c)를 포함할 수 있다. 스위칭밸브(37)는 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통하는 제1위치와, 제1포트(37a)가 제3포트(37c)와 소통하는 제2위치 사이로 스위칭되도록 구성될 수 있다.

스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭될 때, 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통함에 따라 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)를 향해 흘러갈 수 있다.

스위칭밸브(37)가 제2위치로 스위칭될 때, 제1포트(37a)가 제3포트(37c)와 소통함에 따라 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로부터 배출된 냉매는 난방측 바이패스도관(28)을 통해 압축기(31)를 향해 흘러갈 수 있다.

HVAC시스템(11)은 냉방측 팽창밸브(61)의 상류지점과, 내측 응축기(32)의 하류지점을 연결하는 리어 연결도관(24)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 리어 연결도관(24)은 외측 열교환기(33) 및 냉방측 팽창밸브(61)의 사이에 위치한 분기지점(21b)으로부터 분기되어 내측 응축기(32)의 하류에 위치한 합류지점(21c)에 합류되도록 구성될 수 있다. 리어 열교환기(152)가 리어 연결도관(24)에 설치됨으로써 리어 열교환기(152)는 리어 연결도관(24)을 통해 증발기(34)에 대해 병렬로 연결될 수 있고, 이에 외측 열교환기(33)로부터 배출되는 냉매의 적어도 일부는 리어 연결도관(24)을 통해 리어 열교환기(152)로 흘러갈 수 있다. 즉, 리어 열교환기(152)는 리어 연결도관(24)을 통해 외측 열교환기(33)에 유체적으로 연결될 수 있다.

리어측 팽창밸브(62)가 리어 연결도관(24) 상에서 리어 열교환기(152)의 상류에 위치할 수 있다. 리어측 팽창밸브(62)는 리어 열교환기(152) 및 분기지점(21b) 사이에 배치될 수 있다. 리어 HVAC유닛(150)의 냉방 작동 시에, 리어측 팽창밸브(62)는 리어 열교환기(152)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리어측 팽창밸브(62)는 냉매의 온도 및/또는 압력을 센싱하여 리어측 팽창밸브(62)의 개도를 조절하는 감온팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)일 수 있다. 리어측 팽창밸브(62)의 개도가 가변됨에 따라 리어 열교환기(152)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 리어측 팽창밸브(62)의 개도 및 냉방측 팽창밸브(61)의 개도가 조절됨에 따라, 냉매는 증발기(34) 및 리어 열교환기(152) 측으로 일정 비율로 분배될 수 있고, 이를 통해 증발기(34)의 증발 및 리어 열교환기(152)의 증발이 동시에 또는 선택적으로 실행될 수 있다.

HVAC시스템(11)은 외측 열교환기(33) 및 냉방측 팽창밸브(61) 사이에 배치된 개폐밸브(38)를 포함할 수 있다. 개폐밸브(38)가 개방될 때, 냉매는 냉방측 팽창밸브(61) 및 리어측 팽창밸브(62)로 흘러들어갈 수 있다. 개폐밸브(38)가 폐쇄될 때, 냉매는 냉방측 팽창밸브(61) 및 리어측 팽창밸브(62)로 흘러들어가지 않는다. 개폐밸브(38)의 하류에 위치한 일부분(39)이 증발기(34)의 하류에 위치한 일부분(34a)과 부분적으로 중첩되거나 접촉하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 개폐밸브(38)의 하류에 위치한 일부분(39)이 증발기(34)의 하류에 위치한 일부분(34a)과 함께 2중관 구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 개폐밸브(38)의 하류에 위치한 일부분(39)이 내관일 경우, 증발기(34)의 하류에 위치한 일부분(34a)은 외관일 수 있다. 개폐밸브(38)의 하류에 위치한 일부분(39)이 외관일 경우, 증발기(34)의 하류에 위치한 일부분(34a)은 내관일 수 있다. 이에 의해, 외측 열교환기(33)로부터 배출된 냉매가 증발기(34)로부터 배출된 냉매와 열교환함으로써 외측 열교환기(33)의 응축효율 및 증발기(34)의 증발효율이 함께 개선될 수 있다.

도 6의 실시예에 따르면, 리어측 팽창밸브(62)는 냉매가 냉방측 팽창밸브(61)의 내부유로 흘러들어감을 선택적으로 차단할 수 있는 개폐밸브(62a)를 가진 감온팽창밸브일 수 있고, 개폐밸브(62a)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 개폐밸브(62a)는 컨트롤러(100)에 의해 개폐될 수 있고, 이에 냉매가 리어측 팽창밸브(62)로 유입됨을 차단(block) 내지 해제(unblock)할 수 있다. 개폐밸브(62a)가 개방될 때 냉매가 리어측 팽창밸브(62)로 흘러들어감이 허용될 수 있고, 개폐밸브(62a)가 폐쇄될 때 냉매가 리어측 팽창밸브(62)로 흘러들어감이 차단될 수 있다. 일 예에 따르면, 개폐밸브(62a)는 리어측 팽창밸브(62)의 밸브바디의 내부에 일체로 장착됨으로써 리어측 팽창밸브(62)의 내부유로를 개폐하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 개폐밸브(62a)는 리어측 팽창밸브(62)의 상류측에 배치됨으로써 리어측 팽창밸브(62)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다. 도 6의 실시예와 같이, 리어측 팽창밸브(62)가 개폐밸브(62a)를 가질 때, 외측 열교환기(33) 및 냉방측 팽창밸브(61) 사이에 배치된 개폐밸브(38)는 생략될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 HVAC시스템(11)은 압축기(31) 및 내측 응축기(32) 사이의 지점과, 리어 열교환기(152)의 상류지점(24a)을 연결하는 난방측 연결도관(24c)을 더 포함할 수 있다. 리어 열교환기(152)는 난방측 연결도관(24c)을 통해 압축기(31)에 유체적으로 연결될 수 있고, 특히, 리어 열교환기(152)는 난방측 연결도관(24c)을 통해 내측 응축기(32)에 대해 병렬로 연결될 수 있다. 이와 같이, 리어 열교환기(152)는 리어 연결도관(24)을 통해 외측 열교환기(33)에 유체적으로 연결될 뿐만 아니라 난방측 연결도관(24c)을 통해 압축기(31)에 유체적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 HVAC시스템(11)은 압축기(31), 내측 응축기(32), 및 리어 열교환기(152) 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 제1컨트롤밸브(80)를 포함할 수 있다.

제1컨트롤밸브(80)는 압축기(31)에 유체적으로 연결된 제1포트(81)와, 내측 응축기(32)에 유체적으로 연결된 제2포트(82)와, 리어 열교환기(152)에 유체적으로 연결된 제3포트(83)를 포함할 수 있다. 제1컨트롤밸브(80)는 제1포트(81)가 제2포트(82) 및 제3포트(83)와 소통하는 제1위치와, 제1포트(81)가 제2포트(82)와 소통하는 제2위치와, 제1포트(81)가 제3포트(83)와 소통하는 제3위치 사이에서 스위칭되도록 구성될 수 있다.

제1컨트롤밸브(80)가 제1위치로 스위칭될 때, 제1포트(81)가 제2포트(82) 및 제3포트(83)와 소통함에 따라 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 내측 응축기(32) 및 리어 열교환기(152)를 향해 분배되어 흘러갈 수 있다. 이에 의해, 내측 응축기(32)는 냉매의 일부를 응축하고, 리어 열교환기(152)는 냉매의 나머지를 응축할 수 있다. 여기서, 제1컨트롤밸브(80)가 제1위치로 스위칭됨에 따라 제1포트(81)가 제2포트(82) 및 제3포트(83)와 소통할 때, 제2포트(82)의 개도 및 제3포트(83)의 개도는 일정비율로 조절되도록 구성될 수 있다. 이에, 제2포트(82)의 개도 및 제3포트(83)의 개도 사이의 일정 비율에 따라 내측 응축기(32)로 흘러들어가는 냉매의 유량 및 리어 열교환기(152)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 조절될 수 있다.

제1컨트롤밸브(80)가 제2위치로 스위칭될 때, 제3포트(83)가 폐쇄되고, 제1포트(81)가 제2포트(82)와 소통함에 따라 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 리어 열교환기(152)를 향해 흘러갈 수 있다. 이에 의해, 리어 열교환기(152)는 압축된 냉매를 응축할 수 있다.

제1컨트롤밸브(80)가 제3위치로 스위칭될 때, 제2포트(82)가 폐쇄되고, 제1포트(81)가 제3포트(83)와 소통함에 따라 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 내측 응축기(32)를 향해 흘러갈 수 있다. 이에 의해 내측 응축기(32)는 압축된 냉매를 응축할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 HVAC시스템(11)은 리어 열교환기(152)의 하류지점과, 압축기(31)의 상류지점(21d)을 연결하는 냉방측 분기도관(26)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상류지점(21d)은 압축기(31) 및 증발기(34) 사이에 위치할 수 있고, 상류지점(21d)은 난방측 바이패스도관(28)의 출구가 연결된 상류지점(21e)의 상류에 위치할 수 있다.

구체적으로, 냉방측 분기도관(26)의 입구는 리어 연결도관(24) 상에서 리어 열교환기(152)의 하류지점에 연결될 수 있고, 냉방측 분기도관(26)의 출구는 압축기(31)의 상류지점(21d)에 연결될 수 있다. 그리고, 분배도관(25)의 출구는 냉방측 분기도관(26)의 합류지점(26a)에 연결될 수 있고, 이에 분배도관(25)은 냉방측 분기도관(26)과 함께 압축기(31) 및 증발기(34) 사이의 상류지점(21d)에 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 HVAC시스템(11)은 리어 열교환기(152), 중간 열교환기(70), 및 압축기(31) 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 제2컨트롤밸브(90)를 포함할 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)는 리어 열교환기(152)에 유체적으로 연결된 제1포트(91)와, 중간 열교환기(70)에 유체적으로 연결된 제2포트(92)와, 압축기(31)에 유체적으로 연결된 제3포트(93)를 포함할 수 있다.

제2컨트롤밸브(90)는 제1포트(91)가 제2포트(92)와 소통하는 제1위치와, 제1포트(91)가 제3포트(83)와 소통하는 제2위치 사이에서 스위칭되도록 구성될 수 있다.

제2컨트롤밸브(90)가 제1위치로 스위칭될 때, 제3포트(93)가 폐쇄되고, 제1포트(91)가 제2포트(92)와 소통함에 따라 리어 열교환기(152)로부터 배출된 냉매는 압축기(31)를 향해 흘러갈 수 있다.

제2컨트롤밸브(90)가 제2위치로 스위칭될 때, 제2포트(92)가 폐쇄되고, 제1포트(91)가 제3포트(93)와 소통함에 따라 리어 열교환기(152)로부터 배출된 냉매는 중간 열교환기(70)를 향해 흘러갈 수 있다.

리어 HVAC유닛(150)은 제1컨트롤밸브(80)의 작동 및 제2컨트롤밸브(90)의 작동에 의해 프론트 HVAC유닛(130)과 동일한 모드 또는 다른 모드로 작동할 수 있다.

도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 리어 HVAC유닛(150)의 공조작동(냉방 및 난방 작동)은 프론트 HVAC유닛(130)의 공조작동과 동일할 수 있다. 예컨대, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방모드로 작동할 때 리어 HVAC유닛(150)은 난방모드로 작동할 수 있고(도 2 및 도 3 참조), 프론트 HVAC유닛(130)이 냉방모드로 작동할 때 리어 HVAC유닛(150)은 냉방모드로 작동할 수 있다(도 5 참조).

도 4 및 도 7을 참조하면, 리어 HVAC유닛(150)의 공조작동(냉방 및 난방 작동)은 프론트 HVAC유닛(130)의 공조작동과 다를 수 있다. 예컨대, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방모드로 작동할 때 리어 HVAC유닛(150)은 냉방모드로 작동할 수 있고(도 4 참조), 프론트 HVAC유닛(130)이 냉방모드로 작동할 때 리어 HVAC유닛(150)은 난방모드로 작동할 수 있다(도 7 참조).

컨트롤러(100)가 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)의 엑츄에이터, 난방측 팽창밸브(63)의 엑츄에이터(63a), 칠러측 팽창밸브(64)의 엑츄에이터(64a), 압축기(31), 개폐밸브(38)의 엑츄에이터, 스위칭밸브(37)의 엑츄에이터, 제1컨트롤밸브(80)의 엑츄에이터, 제2컨트롤밸브(90)의 엑츄에이터를 개별적으로 제어하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 HVAC시스템(11)은 컨트롤러(100)에 의해 그 전체적인 작동이 제어될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 컨트롤러(100)는 FATC(Full Automatic Temperature Control System)일 수 있다.

컨트롤러(100)는 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있고, 프로세서는 메모리에 저장된 제어명령(instructions)을 수신하고, 다양한 엑츄에이터에 제어명령(instructions)을 전송하도록 프로그램될 수 있다. 메모리는 하드디스크드라이브, 솔리드스테이트 드라이브, 서버, 휘발성 저장매체, 비휘발성 저장매체 등과 같은 데이터 스토어일 수 있다.

배터리냉각시스템(12)은 배터리냉각수를 순환시키도록 구성된 냉각수루프(22a, 22b)들을 포함할 수 있다. 배터리냉각시스템(12)은 배터리냉각수에 의해 배터리(41)를 냉각 내지 승온하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 배터리냉각시스템(12)은 히터(42), 배터리칠러(45)의 제2통로(45b), 중간 열교환기(70)의 제2통로, 배터리 라디에이터(43), 리저버(76a), 배터리측 펌프(44), 및 라디에에이터측 펌프(47)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 배터리냉각시스템(12)의 냉각수루프(22a, 22b)들은 라디에이터(43)에 유체적으로 연결된 라디에이터측 냉각수루프(22a)와, 배터리(41)에 유체적으로 연결된 배터리측 냉각수루프(22b)로 구분될 수 있다. 라디에이터측 냉각수루프(22a) 및 배터리측 냉각수루프(22b)는 5개의 포트를 가진 연결구(48), 및 스위칭밸브(46)를 통해 서로 연결되거나 분리되도록 구성될 수 있다.

라디에이터측 냉각수루프(22a) 및 배터리측 냉각수루프(22b)가 스위칭밸브(46)에 의해 서로에 대해 분리될 경우, 라디에이터측 냉각수루프(22a) 및 배터리측 냉각수루프(22b)는 서로 간에 독립적인 순환경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 라디에이터측 냉각수루프(22a)는 배터리냉각수의 적어도 일부를 배터리측 냉각수루프(22b)에 대해 독립적으로 순환시킬 수 있고, 배터리측 냉각수루프(22b)는 배터리냉각수의 나머지를 라디에이터측 냉각수루프(22a)에 대해 독립적으로 순환시킬 수 있다. 구체적으로, 배터리냉각수의 일부는 라디에이터측 냉각수루프(22a)를 통해 라디에이터측 펌프(47)에 의해 배터리 라디에이터(43), 및 리저버(76a), 중간 열교환기(70)의 제2통로(72)를 순환할 수 있고, 배터리냉각수의 나머지는 배터리측 냉각수루프(22b)를 통해 배터리측 펌프(44)에 의해 배터리(41), 히터(42), 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 순환할 수 있다.

라디에이터측 냉각수루프(22a) 및 배터리측 냉각수루프(22b)가 스위칭밸브(46)에 의해 서로에 대해 연결될 경우, 라디에이터측 냉각수루프(22a) 및 배터리측 냉각수루프(22b)는 서로 간에 연동하는 하나의 순환경로를 제공할 수 있다. 구체적으로, 배터리냉각수는 배터리측 펌프(44) 및/또는 라디에이터측 펌프(47)에 의해 배터리(41), 히터(42), 배터리칠러(45)의 제2통로(45b), 중간 열교환기(70)의 제2통로(72), 배터리 라디에이터(43), 리저버(76a) 순으로 순환할 수 있다.

배터리(41)는 그 내부 또는 외부에 배터리측 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 배터리측 냉각수루프(22b)가 배터리(41)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다.

히터(42)는 배터리칠러(45) 및 배터리(41) 사이에 배치될 수 있고, 히터(42)는 배터리측 냉각수루프(22b)를 순환하는 배터리냉각수를 가열함으로써 배터리냉각수를 워밍업할 수 있다. 일 예에 따르면, 히터(42)는 전기 히터일 수 있다. 다른 예에 따르면, 히터(42)는 고온의 유체와 열교환에 의해 배터리냉각수를 가열하는 히터일 수 있다.

배터리 라디에이터(43)는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 배터리 라디에이터(43)는 냉각팬(55)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 배터리 라디에이터(43)는 외측 열교환기(33)에 인접할 수 있다.

리저버(76a)는 배터리 라디에이터(43)의 출구 및 라디에이터측 펌프(47)의 입구 사이에 위치할 수 있다. 리저버(76a)가 배터리 냉각수를 일시적으로 저장 및 보충하도록 구성됨으로써 배터리 냉각수의 순환 유량을 일정하게 유지할 수 있다.

배터리측 펌프(44)는 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)의 하류지점에 배치될 수 있다. 라디에이측 펌프(47)는 리저버(76a)의 하류지점에 배치될 수 있다. 배터리측 펌프(44) 및 라디에이터측 펌프(47)는 배터리(41)의 발열상태 및 충전조건, HVAC시스템(11)의 작동 조건 등에 따라 개별적이고 선택적으로 작동할 수 있다.

스위칭밸브(46)는 라디에이터측 냉각수루프(22a) 및 배터리측 냉각수루프(22b) 사이에서 배터리냉각수의 흐름을 조절하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 스위칭밸브(46)는 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)에 유체적으로 연결된 제1포트(46a)와, 연결구(48)를 통해 배터리(41)에 유체적으로 연결된 제2포트(46b)와, 연결구(48)를 통해 중간 열교환기(70)의 제2통로(72)에 유체적으로 연결된 제3포트(46c)를 포함할 수 있다.

스위칭밸브(46)는 제1포트(46a)가 제2포트(46b)와 소통하는 제1위치와, 제1포트(46a)가 제3포트(46c)와 소통하는 제2위치 사이로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 스위칭밸브(46)가 제1위치로 스위칭될 때, 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)로부터 배출된 배터리냉각수는 연결구(48)를 거쳐 배터리(41)를 향해 흘러갈 수 있고, 이에 배터리측 냉각수루프(22b) 및 라디에이터측 냉각수루프(22a)는 서로 간에 독립적으로 배터리냉각수를 순환시킬 수 있다. 스위칭밸브(46)가 제2위치로 스위칭될 때, 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)로부터 배출된 배터리냉각수는 연결구(48)를 거쳐 중간 열교환기(70)의 제2통로(72)를 향해 흘러갈 수 있고, 이에 배터리측 냉각수루프(22b) 및 라디에이터측 냉각수루프(22a)는 서로 간에 연동하여 배터리냉각수를 순환시킬 수 있다.

배터리냉각시스템(12)은 배터리관리시스템(110, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템(110)은 배터리(41)의 상태를 모니터링하고, 배터리(41)의 온도가 설정온도 이상으로 높아질 경우 배터리(41)의 냉각을 실행하도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템(110)은 컨트롤러(100)에 대해 배터리(41)의 냉각작동을 지시하는 명령을 전송할 수 있고, 이에 컨트롤러(100)는 압축기(31)의 작동 및 칠러측 팽창밸브(64)의 개방을 제어할 수 있다. 배터리(41)의 냉각작동 도중에 HVAC시스템(11)의 작동이 필요하지 않은 경우에는 컨트롤러(100)는 냉방측 팽창밸브(61)의 폐쇄 및 리어측 팽창밸브(62)의 폐쇄를 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라 배터리냉각수가 라디에이측 냉각수루프(22a) 및 배터리측 냉각수루프(22b)를 선택적으로 순환하도록 배터리관리시스템(110)은 배터리측 펌프(44)의 작동, 라디에이터측 펌프(47)의 작동, 및 스위칭밸브(46)의 작동을 제어할 수 있다.

파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인냉각수를 순환시키도록 구성된 파워트레인냉각수루프(23)를 포함할 수 있고, 파워트레인냉각수루프(23)는 파워트레인 냉각수를 순환시키는 파워트레인펌프(54)를 포함할 수 있다. 파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인 냉각수에 의해 전기적 파워트레인시스템의 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e)들을 냉각하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인 라디에이터(53), 중간 열교환기(70)의 제3통로(73), 리저버(76b), 파워트레인펌프(54)를 포함할 수 있다.

일 예에 따르면, 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e)들을 전륜측 인버터(51a), 통합형 차징컨트롤유닛(51b)(ICCU, integrated charging control unit), 후륜측 인버터(51c), 후륜모터의 쿨러(51d), 전륜몬터의 쿨러(51e)를 포함할 수 있다.

각 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e)는 그 내부 또는 외부에 파워트레인측 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 파워트레인냉각수루프(23)는 각 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다.

파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 파워트레인 라디에이터(53)는 냉각팬(55)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 외측 열교환기(33), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방 측에 서로 인접하게 배치될 수 있고, 이에 외측 열교환기(33), 배터리 라디에이터(43), 및 파워트레인 라디에이터(53)는 외기와 접촉함으로써 외기와 열교환할 수 있다. 냉각팬(55)은 외측 열교환기(33), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)의 후방 측에 배치될 수 있다. 그리고, 액티브에어플랩이 차량의 전방 그릴을 개폐하도록 구성될 수 있고, 액티브에어플랩이 개방됨에 따라 차량의 전방 그릴을 통해 외기가 외측 열교환기(33), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)와 직접적으로 접촉함으로써 외측 열교환기(33), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)는 외기와 직접적으로 열교환할 수 있다.

리저버(76b)가 파워트레인 라디에이터(53)의 출구 및 파워트레인펌프(54)의 입구 사이에 위치할 수 있다. 리저버(76b)가 파워트레인 냉각수를 일시적으로 저장 및 보충하도록 구성됨으로써 배터리 냉각수의 순환 유량을 일정하게 유지할 수 있다.

파워트레인펌프(54)는 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e)의 상류지점에 배치될 수 있다. 파워트레인펌프(54)는 파워트레인냉각수를 순환시키도록 구성될 수 있다.

파워트레인냉각시스템(13)은 냉각수가 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스함을 허용하는 파워트레인 바이패스도관(56)을 더 포함할 수 있다. 파워트레인 바이패스도관(56)은 파워트레인 라디에이터(53)의 상류지점과 파워트레인 라디에이터(53)의 하류지점을 직접적으로 연결함으로써 파워트레인냉각수는 파워트레인 바이패스도관(56)을 통해 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스할 수 있다.

파워트레인 바이패스도관(56)의 입구는 파워트레인 라디에이터(53)의 입구 및 중간 열교환기(70)의 제3통로(73) 사이의 지점에 연결될 수 있다. 파워트레인 바이패스도관(56)의 출구는 파워트레인 라디에이터(53)의 출구 및 리저버(76b) 사이의 지점에 연결될 수 있다.

파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인 바이패스도관(56)의 출구에 배치된 스위칭밸브(52)를 포함할 수 있다. 스위칭밸브(52)는 파워트레인 바이패스도관(56), 파워트레인 라디에이터(53), 및 리저버(76b) 사이에서 파워트레인냉각수의 흐름을 조절하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 스위칭밸브(52)는 리저버(76b)에 유체적으로 연결된 제1포트(52a)와, 파워트레인 라디에이터(53)에 유체적으로 연결된 제2포트(52b)와, 파워트레인 바이패스도관(56)에 유체적으로 연결된 제3포트(52c)를 포함할 수 있다.

스위칭밸브(52)는 제1포트(52a)가 제2포트(52b)와 소통하는 제1위치와, 제1포트(52a)가 제3포트(52c)와 소통하는 제2위치 사이로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 스위칭밸브(52)가 제1위치로 스위칭될 때, 파워트레인 라디에이터(53)로부터 배출된 파워트레인냉각수가 리저버(76b)를 향해 흘러갈 수 있고, 이에 파워트레인냉각수는 파워트레인펌프(54)에 의해 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e), 중간 열교환기(70)의 제3통로(73), 파워트레인 라디에이터(53), 리저버(76b)를 순환할 수 있다. 스위칭밸브(52)가 제2위치로 스위칭될 때, 중간 열교환기(70)의 제3통로(73)로부터 배출된 파워트레인냉각수는 파워트레인 바이패스도관(56)을 통해 리저버(76b)를 향해 흘러갈 수 있고, 이에 파워트레인냉각수는 파워트레인펌프(54)에 의해 파워트레인컴포넌트(51a, 51b, 51c, 51d, 51e), 중간 열교환기(70)의 제3통로(73), 파워트레인 바이패스도관(56), 리저버(76b)를 순환할 수 있다.

스위칭밸브(52)의 작동 및 파워트레인펌프(54)의 작동은 컨트롤러(100)에 의해 제어될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 배터리냉각시스템(12)의 리저버(76a)는 파워트레인냉각시스템(13)의 리저버(76b)에 대해 일체로 결합됨으로써 통합형 리저버(76)로 구성될 수 있고, 배터리냉각시스템(12)의 리저버(76a) 및 파워트레인냉각시스템(13)의 리저버(76b)는 칸막이 등에 의해 유체적으로 서로 분리될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 배터리냉각시스템(12)의 리저버(76a) 및 파워트레인냉각시스템(13)의 리저버(76b)는 통합형 리저버(76) 내에서 유체적으로 연결될 수 있고, 이에 배터리 냉각수 및 파워트레인 냉각수가 통합형 리저버(76) 내에서 혼합될 수 있다.

도 2는 전석영역(2)이 난방조건이고 후석영역(3)이 난방조건일 때, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 난방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 난방모드로 작동할 때, 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)를 제1위치로 스위칭시키고, 제2컨트롤밸브(90)를 제2위치로 스위칭시키며, 스위칭밸브(37)를 제2위치로 스위칭시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1컨트롤밸브(80)가 제1위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 내측 응축기(32) 및 리어 열교환기(152)로 흘러갈 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제2위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제2컨트롤밸브(90)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 리어 열교환기(152)로부터 배출된 냉매는 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로 흘러갈 수 있다. 스위칭밸브(37)가 제2위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 스위칭밸브(37)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로부터 배출된 냉매는 압축기(31)로 흘러갈 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1컨트롤밸브(80)가 제1위치로 스위칭됨에 따라, 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 내측 응축기(32) 및 리어 열교환기(152)를 향해 분배되어 흘러갈 수 있다. 냉매의 일부가 내측 응축기(32)로 흘러들어감에 따라 냉매의 일부는 내측 응축기(32)에 의해 응축되고, 냉매의 나머지가 리어 열교환기(152)로 흘러들어감에 따라 냉매의 나머지는 리어 열교환기(152)에 의해 응축된다. 제2컨트롤밸브(90)가 제2위치로 스위칭됨에 따라 리어 열교환기(152)에 의해 응축된 냉매의 나머지는 내측 응축기(32)에 의해 응축된 냉매의 일부와 함께 합류지점(21c)에서 합류되고, 합류된 냉매는 난방측 팽창밸브(63)로 흘러감에 따라 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창될 수 있다. 팽창된 냉매는 중간 열교환기(70)로 흘러들어감에 따라 중간 열교환기(70)에 의해 증발될 수 있다. 스위칭밸브(37)가 제2위치에 위치함에 따라 중간 열교환기(70)에 의해 증발된 냉매는 난방측 바이패스도관(28)을 통해 압축기(31)로 흘러들어갈 수 있다.

도 2를 참조하면, 내측 응축기(32)가 냉매를 응축함에 따라 프론트 HVAC유닛(130)은 내측 응축기(32)에 의해 가열된 공기를 전석영역(2)으로 토출함으로써 전석영역(2)의 난방이 실행될 수 있다. 리어 열교환기(152)가 냉매를 응축함에 따라 리어 HVAC유닛(150)은 리어 열교환기(152)에 의해 가열된 공기를 후석영역(3)으로 토출함으로써 후석영역(3)의 난방이 실행될 수 있다.

도 3은 전석영역(2)이 난방 및 제습조건이고 후석영역(3)이 난방조건일 때, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방 및 제습 모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 난방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방 및 제습 모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 난방모드로 작동할 때, 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)를 제1위치로 스위칭시키고, 제2컨트롤밸브(90)를 제2위치로 스위칭시키며, 제습측 바이패스밸브(27a)를 개방시키며, 스위칭밸브(37)는 제2위치로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1컨트롤밸브(80)가 제1위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 내측 응축기(32) 및 리어 열교환기(152)로 흘러갈 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제2위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제2컨트롤밸브(90)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 리어 열교환기(152)로부터 배출된 냉매는 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로 흘러갈 수 있다. 제습측 바이패스밸브(27a)를 개방시키도록 컨트롤러(100)는 제습측 바이패스밸브(27a)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창된 냉매는 증발기(34)로 흘러갈 수 있다. 스위칭밸브(37)가 제2위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 스위칭밸브(37)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로부터 배출된 냉매는 압축기(31)로 흘러갈 수 있다.

도 3을 참조하면, 제1컨트롤밸브(80)가 제1위치로 스위칭됨에 따라, 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 내측 응축기(32) 및 리어 열교환기(152)를 향해 분배되어 흘러갈 수 있다. 냉매의 일부가 내측 응축기(32)로 흘러들어감에 따라 냉매의 일부는 내측 응축기(32)에 의해 응축되고, 냉매의 나머지가 리어 열교환기(152)로 흘러들어감에 따라 냉매의 나머지는 리어 열교환기(152)에 의해 응축된다. 제2컨트롤밸브(90)가 제2위치로 스위칭됨에 따라 리어 열교환기(152)에 의해 응축된 냉매의 나머지는 내측 응축기(32)에 의해 응축된 냉매의 일부와 함께 합류지점(21c)에서 합류되고, 합류된 냉매는 난방측 팽창밸브(63)로 흘러감에 따라 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창될 수 있다. 제습측 바이패스밸브(27a)가 개방됨에 따라 팽창된 냉매는 중간 열교환기(70) 및 증발기(34)로 분배되어 흘러갈 수 있다. 냉매의 일부가 제습측 바이패스도관(27)을 통해 증발기(34)로 흘러들어감으로써 냉매의 일부는 증발기(34)에 의해 증발됨으로써 전석영역(2)에 대한 제습이 이루어질 수 있다. 냉매의 나머지는 중간 열교환기(70)로 흘러들어감으로써 냉매의 나머지는 열교환기(70)에 의해 증발될 수 있다. 중간 열교환기(70)에 의해 증발된 냉매는 난방측 바이패스도관(28)을 통해 압축기(31)로 흘러들어갈 수 있다.

도 3을 참조하면, 내측 응축기(32)가 냉매를 응축하고 증발기(34)가 냉매의 일부를 증발시킴에 따라 프론트 HVAC유닛(130)은 내측 응축기(32)에 의해 가열된 공기 및 증발기(34)에 의해 제습된 공기를 전석영역(2)으로 토출함으로써 전석영역(2)의 난방 및 제습이 동시에 실행될 수 있다. 리어 열교환기(152)가 냉매를 응축함에 따라 리어 HVAC유닛(150)은 리어 열교환기(152)에 의해 가열된 공기를 후석영역(3)으로 토출함으로써 후석영역(3)의 난방이 실행될 수 있다.

도 4는 전석영역(2)이 난방조건이고 후석영역(3)이 냉방조건일 때, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 냉방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)이 난방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 냉방모드로 작동할 때, 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)를 제3위치로 스위칭시키고, 제2컨트롤밸브(90)를 제1위치로 스위칭시키며, 스위칭밸브(37)를 제1위치로 스위칭시키고, 난방측 팽창밸브(63)를 완전히 개방시키며, 개폐밸브(38)를 개방시키고, 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)를 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1컨트롤밸브(80)가 제3위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 내측 응축기(32)로만 흘러갈 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제1위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제2컨트롤밸브(90)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 리어 열교환기(152)로부터 배출된 냉매는 압축기(31)로 흘러갈 수 있다. 난방측 팽창밸브(63)가 완전히 개방되도록 컨트롤러(100)는 난방측 팽창밸브(63)의 엑츄에이터(63a)를 제어할 수 있고, 이에 난방측 팽창밸브(63)를 통과하는 냉매는 팽창(교축)되지 않는다. 스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 스위칭밸브(37)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)로 흘러갈 수 있다. 개폐밸브(38)가 개방되고 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 폐쇄되도록 컨트롤러(100)는 개폐밸브(38)의 엑츄에이터 및 개폐밸브(61a)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 외측 열교환기(33)로부터 배출된 냉매는 리어측 팽창밸브(62)를 향해 흘러갈 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1컨트롤밸브(80)가 제3위치로 스위칭됨에 따라, 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 내측 응축기(32)만을 향해 흘러갈 수 있다. 냉매가 내측 응축기(32)로 흘러들어감에 따라 냉매는 내측 응축기(32)에 의해 응축될 수 있다. 난방측 팽창밸브(63)가 완전히 개방됨에 따라 냉매는 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창하지 않으며, 냉매는 중간 열교환기(70)를 통과한다. 스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭되고 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 폐쇄되며 개폐밸브(38)가 개방됨에 따라, 중간 열교환기(70)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)를 거쳐 리어측 팽창밸브(62)를 향해 흘러갈 수 있고, 냉방측 팽창밸브(61)로 흘러가지 않는다. 냉매는 리어측 팽창밸브(62)에 의해 팽창되고, 팽창된 냉매는 리어 열교환기(152)에 의해 증발될 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제1위치로 스위칭됨에 따라 리어 열교환기(152)에 의해 증발된 냉매는 압축기(31)로 흘러들어갈 수 있다.

도 4를 참조하면, 내측 응축기(32)가 냉매를 응축함에 따라 프론트 HVAC유닛(130)은 내측 응축기(32)에 의해 가열된 공기를 전석영역(2)으로 토출함으로써 전석영역(2)의 난방이 실행될 수 있다. 리어 열교환기(152)가 냉매를 증발시킴에 따라 리어 HVAC유닛(150)은 리어 열교환기(152)에 의해 냉각된 공기를 후석영역(3)으로 토출함으로써 후석영역(3)의 냉방이 실행될 수 있다.

도 4를 참조하면, 칠러측 팽창밸브(64)가 일정 개도로 개방될 때, 냉매의 일부가 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과함에 따라 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각될 수 있고, 냉각된 배터리냉각수는 배터리(41)를 냉각할 수 있다.

도 5는 전석영역(2)이 냉방조건이고 후석영역(3)이 냉방조건일 때, 프론트 HVAC유닛(130)이 냉방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 냉방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)이 냉방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 냉방모드로 작동할 때, 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)를 제3위치로 스위칭시키고, 제2컨트롤밸브(90)를 제1위치로 스위칭시키며, 스위칭밸브(37)를 제1위치로 스위칭시키고, 난방측 팽창밸브(63)를 완전히 개방시키며, 개폐밸브(38)를 개방시키고, 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)를 개방시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1컨트롤밸브(80)가 제3위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 내측 응축기(32)로만 흘러갈 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제1위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제2컨트롤밸브(90)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 리어 열교환기(152)로부터 배출된 냉매는 압축기(31)로 흘러갈 수 있다. 난방측 팽창밸브(63)가 완전히 개방되도록 컨트롤러(100)는 난방측 팽창밸브(63)의 엑츄에이터(63a)를 제어할 수 있고, 이에 난방측 팽창밸브(63)를 통과하는 냉매는 팽창(교축)되지 않는다. 스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 스위칭밸브(37)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)로 흘러갈 수 있다. 개폐밸브(38)가 개방되고 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 개방되도록 컨트롤러(100)는 개폐밸브(38)의 엑츄에이터 및 개폐밸브(61a)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 외측 열교환기(33)로부터 배출된 냉매는 냉방측 팽창밸브(61) 및 리어측 팽창밸브(62)로 분배되어 흘러갈 수 있다.

도 5를 참조하면, 제1컨트롤밸브(80)가 제3위치로 스위칭됨에 따라, 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 내측 응축기(32)만을 향해 흘러갈 수 있다. 냉매가 내측 응축기(32)로 흘러들어감에 따라 냉매는 내측 응축기(32)에 의해 응축될 수 있다. 난방측 팽창밸브(63)가 완전히 개방됨에 따라 냉매는 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창하지 않으며, 냉매는 중간 열교환기(70)를 통과한다. 스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭되고 개폐밸브(38)가 개방됨에 따라, 중간 열교환기(70)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)를 거쳐 냉방측 팽창밸브(61) 및 리어측 팽창밸브(62)로 분배되어 흘러갈 수 있다. 냉매의 일부는 냉방측 팽창밸브(61)에 의해 팽창될 수 있고, 팽창된 냉매의 일부는 증발기(34)에 의해 증발될 수 있으며, 증발된 냉매의 일부는 압축기(31)로 흘러들어갈 수 있다. 냉매의 나머지는 리어측 팽창밸브(62)에 의해 팽창될 수 있고, 팽창된 냉매의 나머지는 리어 열교환기(152)에 의해 증발될 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제1위치로 스위칭됨에 따라 리어 열교환기(152)에 의해 증발된 냉매의 나머지는 압축기(31)로 흘러들어갈 수 있다.

도 5를 참조하면, 증발기(34)가 냉매를 증발시킴에 따라 프론트 HVAC유닛(130)은 증발기(34)에 의해 냉각된 공기를 전석영역(2)으로 토출함으로써 전석영역(2)의 냉방이 실행될 수 있다. 리어 열교환기(152)가 냉매를 증발시킴에 따라 리어 HVAC유닛(150)은 리어 열교환기(152)에 의해 냉각된 공기를 후석영역(3)으로 토출함으로써 후석영역(3)의 냉방이 실행될 수 있다.

도 5를 참조하면, 칠러측 팽창밸브(64)가 일정 개도로 개방될 때, 냉매의 일부가 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과함에 따라 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각될 수 있고, 냉각된 배터리냉각수는 배터리(41)를 냉각할 수 있다.

도 7은 전석영역(2)이 냉방조건이고 후석영역(3)이 난방조건일 때, 프론트 HVAC유닛(130)이 냉방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 난방모드로 작동하는 것을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)이 냉방모드로 작동하고, 리어 HVAC유닛(150)이 난방모드로 작동할 때, 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)를 제2위치로 스위칭시키고, 제2컨트롤밸브(90)를 제2위치로 스위칭시키며, 스위칭밸브(37)를 제1위치로 스위칭시키고, 난방측 팽창밸브(63)를 완전히 개방시키며, 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)를 개방시키고, 리어측 팽창밸브(62)의 개폐밸브(62a)를 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1컨트롤밸브(80)가 제2위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제1컨트롤밸브(80)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 압축기(31)로부터 배출된 냉매는 리어 열교환기(152)로만 흘러갈 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제2위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 제2컨트롤밸브(90)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 리어 열교환기(152)로부터 배출된 냉매는 난방측 팽창밸브(63)를 거쳐 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로 흘러갈 수 있다. 난방측 팽창밸브(63)가 완전히 개방되도록 컨트롤러(100)는 난방측 팽창밸브(63)의 엑츄에이터(63a)를 제어할 수 있고, 이에 난방측 팽창밸브(63)를 통과하는 냉매는 팽창(교축)되지 않는다. 스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭되도록 컨트롤러(100)는 스위칭밸브(37)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 중간 열교환기(70)의 제1통로(71)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)로 흘러갈 수 있다. 냉방측 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 개방되고 리어측 팽창밸브(62)의 개폐밸브(62a)가 폐쇄되도록 컨트롤러(100)는 개폐밸브(61a)의 엑츄에이터 및 개폐밸브(62a)의 엑츄에이터를 제어할 수 있고, 이에 외측 열교환기(33)로부터 배출된 냉매는 냉방측 팽창밸브(61)를 향해 흘러갈 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1컨트롤밸브(80)가 제3위치로 스위칭됨에 따라, 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 리어 열교환기(152)만을 향해 흘러갈 수 있다. 냉매가 리어 열교환기(152)로 흘러들어감에 따라 냉매는 리어 열교환기(152)에 의해 응축될 수 있다. 제2컨트롤밸브(90)가 제2위치로 스위칭됨에 따라 리어 열교환기(152)에 의해 응축된 냉매는 중간 열교환기(70)를 향해 흘러갈 수 있고, 난방측 팽창밸브(63)가 완전히 개방됨에 따라 냉매는 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창하지 않으며, 냉매는 중간 열교환기(70)를 통과한다. 스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭되고 리어측 팽창밸브(62)의 개폐밸브(62a)가 폐쇄됨에 따라, 중간 열교환기(70)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)를 거쳐 냉방측 팽창밸브(61)로 흘러갈 수 있고, 냉매는 냉방측 팽창밸브(61)에 의해 팽창될 수 있고, 팽창된 냉매는 증발기(34)에 의해 증발될 수 있으며, 증발된 냉매는 압축기(31)로 흘러들어갈 수 있다.

도 7을 참조하면, 증발기(34)가 냉매를 증발시킴에 따라 프론트 HVAC유닛(130)은 증발기(34)에 의해 냉각된 공기를 전석영역(2)으로 토출함으로써 전석영역(2)의 냉방이 실행될 수 있다. 리어 열교환기(152)가 냉매를 응축시킴에 따라 리어 HVAC유닛(150)은 리어 열교환기(152)에 의해 가열된 공기를 후석영역(3)으로 토출함으로써 후석영역(3)의 난방이 실행될 수 있다.

도 7을 참조하면, 칠러측 팽창밸브(64)가 일정 개도로 개방될 때, 냉매의 일부가 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과함에 따라 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각될 수 있고, 냉각된 배터리냉각수는 배터리(41)를 냉각할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11: HVAC시스템 12: 배터리냉각시스템
13: 파워트레인냉각시스템 21: 냉매루프
22a: 라디에이터측 냉각수루프 22b: 배터리측 냉각수루프
23: 파워트레인 냉각수루프 24: 리어측 열결도관
25: 분배도관 27: 제습측 바이패스도관
28: 난방측 바이패스도관 31: 압축기
32: 내측 응축기 33: 외측 열교환기
34: 증발기 35: 어큐뮬레이터
37: 스위칭밸브 38: 개폐밸브
41: 배터리 42: 히터
44; 배터리측 펌프 45: 배터리칠러
46: 스위칭밸브 48: 연결구
51a, 51b, 51c, 51d, 51e: 파워트레인컴포넌트
52: 스위칭밸브 54: 파워트레인펌프
55: 냉각팬 61: 냉방측 팽창밸브
62: 리어측 팽창밸브 63: 난방측 팽창밸브
64: 칠러측 팽창밸브 70: 중간 열교환기
71: 제1통로 72: 제2통로
73: 제3통로 80: 제1컨트롤밸브
90: 제2컨트롤밸브 130: 프론트 HVAC유닛
131: 프론트 HVAC하우징 133: PTC히터
150: 리어 HVAC유닛 151: 리어 HVAC하우징
152: 리어 열교환기

Claims

냉매를 압축하는 압축기;
승객실의 전석영역을 공조하도록 구성된 증발기 및 내측 응축기를 포함한 프론트 HVAC유닛;
승객실의 후석영역을 공조하도록 구성된 리어 열교환기를 포함한 리어 HVAC유닛; 및
상기 압축기, 상기 내측 응축기, 및 상기 리어 열교환기 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 제1컨트롤밸브;를 포함한 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1컨트롤밸브는 상기 압축기에 유체적으로 연결된 제1포트와, 상기 내측 응축기에 유체적으로 연결된 제2포트와, 상기 리어 열교환기에 유체적으로 연결된 제3포트를 포함한 차량용 HVAC시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제1컨트롤밸브는 상기 제1포트를 상기 제2포트 및 제3포트와 소통시키는 제1위치와, 상기 제1포트를 상기 제2포트와 소통시키는 제2위치와, 상기 제1포트를 상기 제3포트와 소통시키는 제3위치 사이로 스위칭되도록 구성된 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 내측 응축기의 하류에 연결된 중간 열교환기;
상기 중간 열교환기의 하류에 연결된 외측 열교환기; 및
상기 리어 열교환기, 상기 압축기, 및 상기 중간 열교환기 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 제2컨트롤밸브를 더 포함한 차량용 HVAC시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제2컨트롤밸브는 상기 리어 열교환기에 유체적으로 연결된 제1포트와, 상기 중간 열교환기에 유체적으로 연결된 제2포트와, 상기 압축기에 유체적으로 연결된 제3포트를 포함하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 제2컨트롤밸브는 상기 제1포트가 상기 제2포트와 소통하는 제1위치와, 상기 제1포트가 상기 제3포트와 소통하는 제2위치 사이에서 스위칭되도록 구성된 차량용 HVAC시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 중간 열교환기의 하류지점 및 상기 압축기의 상류지점을 연결하는 난방측 바이패스도관; 및
상기 중간 열교환기, 상기 압축기, 및 상기 외측 열교환기 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성된 스위칭밸브;를 더 포함하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 스위칭밸브는 상기 중간 열교환기에 유체적으로 연결된 제1포트와, 상기 외측 열교환기에 유체적으로 연결된 제2포트와, 상기 난방측 바이패스도관에 연결된 제3포트를 포함하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 스위칭밸브는 상기 제1포트가 상기 제2포트와 소통하는 제1위치와, 상기 제1포트가 상기 제3포트와 소통하는 제2위치 사이로 스위칭하도록 구성된 차량용 HVAC시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 중간 열교환기의 상류지점과, 상기 증발기의 상류지점을 연결하는 제습측 바이패스도관; 및
상기 제습측 바이패스도관에 배치된 제습측 바이패스밸브;를 더 포함하는 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 증발기의 상류지점과 상기 내측 응축기의 하류지점을 연결하는 리어 연결도관을 더 포함하고,
상기 리어 열교환기는 리어 연결도관을 통해 상기 증발기에 병렬로 연결되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 압축기 및 상기 내측 응축기 사이의 지점과, 상기 리어 열교환기의 상류지점을 연결하는 난방측 연결도관을 더 포함하고,
상기 리어 열교환기는 상기 난방측 연결도관을 통해 상기 내측 응축기에 병렬로 연결되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 3항에 있어서,
상기 전석영역이 난방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 제1컨트롤밸브는 제1위치로 스위칭되도록 구성되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 3항에 있어서,
상기 전석영역이 난방조건 또는 냉방조건이고 상기 후석영역이 냉방조건일 때, 상기 제1컨트롤밸브는 제3위치로 스위칭되도록 구성되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 3항에 있어서,
상기 전석영역이 냉방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 제1컨트롤밸브는 제2위치로 스위칭되도록 구성되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 6항에 있어서,
상기 전석영역이 난방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 제2컨트롤밸브는 제2위치로 스위칭되도록 구성되는 차량용 HVAC시스템.
청구항 9항에 있어서,
상기 전석영역이 난방조건이고 상기 후석영역이 난방조건일 때, 상기 스위칭밸브는 제2위치로 스위칭되도록 구성되는 차량용 HVAC시스템.