KR20240017608A - 통합 열관리 시스템 - Google Patents

통합 열관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20240017608A
KR20240017608A KR1020220095519A KR20220095519A KR20240017608A KR 20240017608 A KR20240017608 A KR 20240017608A KR 1020220095519 A KR1020220095519 A KR 1020220095519A KR 20220095519 A KR20220095519 A KR 20220095519A KR 20240017608 A KR20240017608 A KR 20240017608A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
integrated
coolant
integrated heat
Prior art date
Application number
KR1020220095519A
Other languages
English (en)
Inventor
김기목
이상신
오만주
배효찬
윤현근
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 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 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020220095519A priority Critical patent/KR20240017608A/ko
Priority to US18/158,322 priority patent/US20240034123A1/en
Priority to CN202310093791.6A priority patent/CN117485086A/zh
Priority to DE102023103761.7A priority patent/DE102023103761A1/de
Publication of KR20240017608A publication Critical patent/KR20240017608A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32284—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2221—Heating, 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
    • B60H1/3213—Control means therefor for increasing the efficiency in a vehicle heat pump
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32281—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3269—Cooling devices output of a control signal
    • B60H2001/3285—Cooling devices output of a control signal related to an expansion unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles

Abstract

본 발명에서는 하나의 통합 열교환기로 PE부품과 배터리의 냉각 및 냉매와 열교환을 통한 히트펌프가 구현되도록 함으로써 전체 회로가 컴팩트해지고, 냉매 회로의 개선을 통해 배터리 승온 중에도 히트펌프의 구현이 가능하다. 이렇게, 배터리 승온시 히터펌프의 구현이 가능함에 따라 실내 난방의 에너지 효율이 향상된다. 또한, 각종 열관리 모드에 따라 각 냉각수라인에 순환되는 냉각수와 냉매라인에 순환되는 냉매의 열교환을 통해, 전장부품 및 배터리의 냉각, 전장부품 및 배터리의 폐열을 활용한 실내 난방 등 열관리 효율성이 향상됨에 따라, 전동화 모빌리티의 주행거리를 확보할 수 있는 통합 열관리 시스템이 소개된다.

Description

통합 열관리 시스템 {INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 통합 열관리 시스템에 관한 것으로, 하나의 통합 열교환기로 PE부품과 배터리의 냉각 및 히트펌프가 구현되도록 함으로써 전체 회로가 컴팩트해지고, 냉매 회로의 개선을 통해 배터리 승온 중에도 히트펌프의 구현이 가능한 통합 열관리 시스템에 관한 것이다.
최근 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 사회적 이슈로 대두되고 있는 것이 전기자동차이다. 전기자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없고, 소음이 아주 작으며, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높은 장점이 있어 친환경 자동차로 각광받고 있다.
이런 전기자동차를 구현함에 있어 핵심기술은 배터리 모듈과 관련한 기술이며, 최근 배터리의 경량, 소형화, 짧은 충전시간 등에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다. 그러나 구동 중 발생하는 열과 외부의 온도변화에 의해 최적의 온도환경에서 사용하기 어려운 실정이다.
또한, 전기자동차는 내연기관처럼 별도의 엔진에서 연소시 발생되는 폐열원이 없어 전기식 난방장치로 겨울철 차량 실내난방을 수행하고, 또한 혹한기 시 배터리 충방전 성능을 향상시키기 위해 웜업이 필요하므로, 별도의 냉각수 가열식 전기 히터를 각각 구성하여 사용한다. 즉, 배터리 모듈의 최적의 온도환경 유지를 위해 배터리 모듈 온도조절을 위한 냉난방 시스템을 차량 실내 공조를 위한 냉난방 시스템과는 별도로 운용하는 기술이 사용되고 있다.
여기서, 차량 실내 공조를 위한 공조시스템의 경우 주행거리 증대를 위해 난방 에너지 소모를 최소화하기 위한 히트펌프 기술이 적용되어, 에너지 소모량을 최소화한다.
이에 따라, 종래에는 전장부품, 배터리, 통합 칠러가 적용되고 있지만, 히트펌프를 구현하기 위해 항상 냉매가 통합 칠러 측에 순환되도록 구성된다. 이에 따라, 배터리 승온시에도 통합 칠러에 냉매가 흘러 배터리와 열교환되는 냉각수의 열을 흡열함에 따라 배터리 승온 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 종래에는 히트펌프를 사용하지 않고 실내 난방을 수행함에 따라 PTC로만 공조공기를 가열하여 에너지 소모량이 과대해지는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2020-0038608 A (2020.04.14.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하나의 통합 열교환기로 PE부품과 배터리의 냉각 및 냉매와 열교환을 통한 히트펌프가 구현되도록 함으로써 전체 회로가 컴팩트해지고, 냉매 회로의 개선을 통해 배터리 승온 중에도 히트펌프의 구현이 가능한 통합 열관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템은 냉매가 유통되고, 압축기, 실내 열교환기, 제1 팽창기, 실외 열교환기, 제2 팽창기, 증발기를 포함하는 제1 냉매라인; 제1 냉매라인의 실외 열교환기 후단에서 분기되어 압축기 전단에 연결되고, 통합 열교환기를 포함하는 제2 냉매라인; 제2 냉매라인의 통합 열교환기 전단에서 분기되어 압축기 전단에 연결된 제3 냉매라인; 제2 냉매라인과 제3 냉매라인의 분기 지점에 마련되고, 제1 냉매라인에서 유통된 냉매를 통합 열교환기에 유통되거나 제3 냉매라인를 통해 바이패스되도록 하며, 통합 열교환기에 유통되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 팽창 모듈; 냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기에 연결되며, 제1 워터펌프, PE부품, 제1 라디에이터, 제1 밸브를 포함하는 제1 냉각수라인; 및 냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기에 연결되며, 제2 워터펌프, 배터리, 제2 라디에이터, 제2 밸브를 포함하는 제2 냉각수라인;을 포함한다.
팽창 모듈은 제1 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제1 포트와 통합 열교환기 측에 선택적으로 개통되는 제2포트와, 제3 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제3 포트로 구성되며, 제3 팽창기가 통합되어 제1 포트에서 제2 포트로 유통되는 냉매가 선택적으로 팽창되는 것을 특징으로 한다.
팽창 모듈은 제1 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제1 포트와 통합 열교환기 측에 선택적으로 개통되는 제2포트와, 제3 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제3 포트로 구성된 전환밸브와, 전환밸브와 이격되며 통합 열교환기의 전단에 마련된 제3 팽창기로 구성된 것을 특징으로 한다.
제1 밸브는 제1 워터펌프 및 PE부품을 순환한 냉각수가 제1 라디에이터 또는 통합 열교환기에 선택적으로 순환되도록 구성되고, 제2 밸브는 제2 워터펌프 및 배터리를 순환한 냉각수가 제2 라디에이터 또는 통합 열교환기에 선택적으로 순환되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
실내 열교환기 및 증발기가 마련되는 공조하우징에는 증발기와 실내 열교환기 사이에서 공조공기의 온도를 조절하는 온도조절도어와, 실내 열교환기의 후방에서 동작시 열원을 보충하는 히터기가 구비된 것을 특징으로 한다.
공조 모드 및 열관리 모드에 따라 압축기, 각 워터펌프, 각 팽창기, 각 밸브, 팽창 모듈, 온도조절도어, 히터기를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제2 냉각수라인에는 수가열 히터가 더 포함되고, 제어기는 배터리 승온시 수가열 히터가 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 냉방시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창 동작되며, 팽창 모듈의 경우 제2 냉매라인 측으로 냉매의 유통이 차단되도록 제어하며, 온도조절도어의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기에 통과되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 냉방 중 PE부품을 외기로 냉각시, 제1 워터펌프가 구동되도록하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 제1 라디에이터에 순환되도록 하며, 실내 냉방 중 배터리를 외기로 냉각시, 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 제2 라디에이터에 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 냉방 중 PE부품을 통합 열교환기로 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창 동작되며, 팽창 모듈의 경우 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 하며, 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기에 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 냉방 중 배터리를 통합 열교환기로 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창 동작되며, 팽창 모듈의 경우 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 하며, 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기에 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방시, 제1 팽창기가 팽창 동작되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 팽창 모듈의 경우 제3 냉매라인 측으로 냉매가 유통되도록 제어하고, 온도조절도어의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기에 통과되도록 하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방 및 PE부품 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며, 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방 및 배터리 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며, 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방 중 외기 흡열, PE부품 냉각, 배터리 냉각시, 제1 팽창기가 팽창 동작되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 팽창 모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 미팽창되도록 제어하며, 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하며, 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 배터리 승온시, 팽창 모듈을 제어하여 제3 냉매라인 측으로 냉매가 유통되도록 하고, 제2 워터펌프와 수가열 히터가 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방 및 제습 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며, PE부품 냉각을 냉각하는 경우 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하며, 배터리를 냉각하는 경우 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열시, 제1 팽창기가 팽창 동작 되고, 제2 팽창기가 개방 동작되며, 팽창 모듈의 경우 제2 냉매라인 측으로 냉매의 유통이 차단되도록 제어하며, 온도조절도어의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기에 통과되도록 하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각시, 팽창 모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 미팽창되도록 제어하며, PE부품 냉각을 냉각하는 경우 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하며, 배터리를 냉각하는 경우 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 통합 열관리 시스템은 하나의 통합 열교환기로 PE부품과 배터리의 냉각 및 냉매와 열교환을 통한 히트펌프가 구현되도록 함으로써 전체 회로가 컴팩트해지고, 냉매 회로의 개선을 통해 배터리 승온 중에도 히트펌프의 구현이 가능하다. 이렇게, 배터리 승온시 히터펌프의 구현이 가능함에 따라 실내 난방의 에너지 효율이 향상된다.
또한, 각종 열관리 모드에 따라 각 냉각수라인에 순환되는 냉각수와 냉매라인에 순환되는 냉매의 열교환을 통해, 전장부품 및 배터리의 냉각, 전장부품 및 배터리의 폐열을 활용한 실내 난방 등 열관리 효율성이 향상됨에 따라, 전동화 모빌리티의 주행거리를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 열관리 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 열관리 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 냉방을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 냉방 중 PE부품을 외기로 냉각을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 냉방 중 PE부품을 통합 열교환기로 냉각을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 PE부품 냉각을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 배터리 냉각을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 중 외기 흡열, PE부품 냉각, 배터리 냉각을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 중 배터리 승온을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부" 는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제어기(Controller) 는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 열관리 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 열관리 시스템을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 구성도이다.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 냉방을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 냉방 중 PE부품을 외기로 냉각을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 냉방 중 PE부품을 통합 열교환기로 냉각을 나타낸 도면이다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 PE부품 냉각을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 배터리 냉각을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 중 외기 흡열, PE부품 냉각, 배터리 냉각을 나타낸 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 중 배터리 승온을 나타낸 도면이다.
또한, 도 12는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각을 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열을 나타낸 도면이며, 도 14는 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 통합 열관리 시스템은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 냉매가 유통되고, 압축기(11), 실내 열교환기(12), 제1 팽창기(13), 실외 열교환기(14), 제2 팽창기(15), 증발기(16)를 포함하는 제1 냉매라인(10); 제1 냉매라인(10)의 실외 열교환기(14) 후단에서 분기되어 압축기(11) 전단에 연결되고, 통합 열교환기(21)를 포함하는 제2 냉매라인(20); 제2 냉매라인(20)의 통합 열교환기(21) 전단에서 분기되어 압축기(11) 전단에 연결된 제3 냉매라인(30); 제2 냉매라인(20)과 제3 냉매라인(30)의 분기 지점에 마련되고, 제1 냉매라인(10)에서 유통된 냉매를 통합 열교환기(21)에 유통되거나 제3 냉매라인(30)를 통해 바이패스되도록 하며, 통합 열교환기(21)에 유통되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 팽창 모듈(31); 냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기(21)에 연결되며, 제1 워터펌프(41), PE부품(42), 제1 라디에이터(43), 제1 밸브(44)를 포함하는 제1 냉각수라인(40); 및 냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기(21)에 연결되며, 제2 워터펌프(51), 배터리(52), 제2 라디에이터(53), 제2 밸브(54)를 포함하는 제2 냉각수라인(50);을 포함한다.
한편, 실내 열교환기(12) 및 증발기(16)가 마련되는 공조하우징(60)에는 증발기(16)와 실내 열교환기(12) 사이에서 공조공기의 온도를 조절하는 온도조절도어(61)와, 실내 열교환기(12)의 후방에서 동작시 열원을 보충하는 히터기(62)가 구비될 수 있다. 즉, 공조하우징(60)에 유통되는 공기는 실내 열교환기(12)와 증발기(16)를 통과함에 따라 온도가 조절되며, 온도조절도어(61)의 위치에 따라 공기가 실내 열교환기(12)에 선택적으로 유통되어 냉방 공기 또는 난방 공기가 생성될 수 있다. 여기서 히터기(62)는 PTC히터로 구성될 수 있으며, 난방시 열원을 보충하도록 마련된다.
본 발명에서는 냉매라인을 복수로 구획하고, 각 냉매라인으로 냉매의 유통 방향을 선택적으로 전환함으로써, 각각의 냉매라인에 냉매가 선택적으로 유통됨에 따라 실내 냉난방 공조 및 히트펌프의 구현이 가능하다.
특히, 하나의 통합 열교환기(21)를 통해 냉매와 냉각수 간의 열교환이 수행되며, 추가적인 냉매라인 및 팽창 모듈(31)을 통해, 히트 펌프의 구현과 동시에 배터리(52) 승온, 실내 공조를 효율적으로 수행할 수 있다.
즉, 본 발명에서 냉매라인은 제1 냉매라인(10), 제2 냉매라인(20), 제3냉매라인으로 구성되며, 제1 냉매라인(10)에 구비된 압축기(11)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실내 열교환기(12) 및 실외 열교환기(14)를 통과함에 따라 응축되고, 응축된 냉매가 제2 팽창기(15)를 통해 팽창된 후 증발기(16)에 유통되는 냉매 흐름이 형성될 수 있다. 이에 따라, 실내 열교환기(12)에서는 난방 공기를 형성할 수 있고, 증발기(16)에서는 냉방 및 제습 공기를 형성할 수 있다.
한편, 제1 냉매라인(10)에서 분기된 제2 냉매라인(20)에는 통합 열교환기(21)가 구비된다. 통합 열교환기(21)는 제1 냉매라인(10)에서 유통된 냉매가 제1 냉각수라인(40)의 냉각수 및 제2 냉각수라인(50)의 냉각수와 열교환되도록 하기 위한 것으로, 히트펌프가 구현되도록 한다.
이를 위해, 본 발명은 냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기(21)에 연결되며, 제1 워터펌프(41), PE부품(42), 제1 라디에이터(43), 제1 밸브(44)를 포함하는 제1 냉각수라인(40); 및 냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기(21)에 연결되며, 제2 워터펌프(51), 배터리(52), 제2 라디에이터(53), 제2 밸브(54)를 포함하는 제2 냉각수라인(50);을 포함한다.
즉, 제1 냉각수라인(40)에는 제1 워터펌프(41)의 동작에 의해 냉각수가 순환되어 PE부품(42)을 냉각하게 된다. 여기서, PE부품(42)은 전기 모빌리티의 전장 부품으로서, 원활한 동작 조건을 만족하기 위해 온도가 관리되어야 한다. 이렇게, PE부품(42)을 냉각한 냉각수는 제1 밸브(44)의 개폐 조건에 따라 통합 열교환기(21) 또는 제1 라디에이터(43)로 유통됨으로써, 냉각수가 통합 열교환기(21)에 유통시 냉매와 열교환되어 냉각이 수행될 수 있고, 제1 라디에이터(43)로 유통시 외기와 열교환되어 냉각이 수행될 수 있다. 이에 따라, 제1 밸브(44)는 제1 워터펌프(41) 및 PE부품(42)을 순환한 냉각수가 제1 라디에이터(43) 또는 통합 열교환기(21)에 선택적으로 순환되도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 제1 냉각수라인(40)에서 PE부품(42)은 적정 온도로 관리될 수 있으며, 통합 열교환기(21)에서 냉각수와 냉매의 열교환을 통해 냉매의 온도가 조절되어 히트 펌프가 구현될 수 있다.
제2 냉각수라인(50)에는 제2 워터펌프(51)의 동작에 의해 냉각수가 순환되어 배터리(52)를 냉각하게 된다. 이렇게 배터리(52)를 냉각한 냉각수는 제2 밸브(54)의 개폐 조건에 따라 통합 열교환기(21) 또는 제2 라디에이터(53)로 유통됨으로써, 통합 열교환기(21)에 유통시 냉매와 열교환되어 냉각이 수행될 수 있고, 제2 라디에이터(53)로 유통시 외기와 열교환되어 냉각이 수행될 수 있다. 이에 따라, 제2 밸브(54)는 제2 워터펌프(51) 및 배터리(52)를 순환한 냉각수가 제2 라디에이터(53) 또는 통합 열교환기(21)에 선택적으로 순환되도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 제2 냉각수라인(50)에서 배터리(52)는 적정 온도로 관리될 수 있으며, 통합 열교환기(21)에서 냉각수와 냉매의 열교환을 통해 냉매의 온도가 조절되어 히트 펌프가 구현될 수 있다. 여기서, 제2 냉각수라인(50)에는 배터리(52)의 효율적인 온도 관리를 위해 수가열 히터(55)가 더 포함될 수 있다.
한편, 냉매라인은 제2 냉매라인(20)의 통합 열교환기(21) 전단에서 분기되어 압축기(11) 전단에 연결된 제3 냉매라인(30)이 더 구성되고, 제2 냉매라인(20)과 제3 냉매라인(30)의 분기 지점에는 팽창 모듈(31)이 마련된다. 팽창 모듈(31)은 제1 냉매라인(10)에서 유통된 냉매를 통합 열교환기(21)에 유통시키거나 제3 냉매라인(30)을 통해 바이패스되도록 하며, 통합 열교환기(21)에 유통되는 냉매를 선택적으로 팽창시킨다.
이러한 팽창 모듈(31)은 다양한 실시 형태로 적용될 수 있다.
일실시예로서, 팽창 모듈(31)은 제1 냉매라인(10) 측에 선택적으로 개통되는 제1 포트(32a)와 통합 열교환기(21) 측에 선택적으로 개통되는 제2포트(32b)와, 제3 냉매라인(30) 측에 선택적으로 개통되는 제3 포트(32c)로 구성되며, 제3 팽창기(33)가 통합되어 제1 포트(32a)에서 제2 포트로 유통되는 냉매가 선택적으로 팽창되도록 구성될 수 있다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 팽창 모듈(31)은 제2 냉매라인(20)에서 제3냉매라인의 분기 지점이 마련되며, 제1 포트(32a), 제2 포트(32b), 제3 포트(32c)의 선택적인 개폐 동작을 통해 제1 냉매라인(10)에서 유입된 냉매가 통합 열교환기(21) 측으류 유통되거나, 제3 냉매라인(30)을 통해 통합 열교환기(21)를 바이패스되도록 한다. 특히, 팽창 모듈(31)에서 제3 팽창기(33)는 제1 포트(32a) 또는 제2 포트(32b)에 통합되도록 구성되어 제1 포트(32a)에서 제2 포트(32b)로 유통되는 냉매를 선택적으로 팽창시킬 수 있다.
즉, 팽창 모듈(31)은 제1 포트(32a)의 개방시 제1 냉매라인(10)에서 제2 냉매라인(20)으로 냉매의 유통이 허용되고, 제2 포트(32b)의 개방시 통합 열교환기(21)에 냉매가 유통될 수 있다. 여기서, 제3 팽창기(33)의 팽창 여부에 따라 통합 열교환기(21)에 유통되는 냉매는 선택적으로 팽창될 수 있다. 또한, 제3 포트(32c)의 개방시 냉매가 통합 열교환기(21)를 바이패스하여 압축기(11) 측으로 재순환되도록 할 수 있다. 이를 통해, 팽창 모듈(31)은 냉매가 통합 열교환기(21)에 유통되도록 하거나, 냉매가 팽창된 후 통합 열교환기(21)에 유통되도록 하거나, 냉매가 통합 열교환기(21)를 바이패스하여 압축기(11)에 유통되도록 하는 냉매의 흐름을 선택적으로 구현할 수 있다.
아울러, 일실시예에 따른 팽창 모듈(31)은 제3 팽창기(33)가 제1 포트(32a) 또는 제2 포트(32b) 측에 통합되도록 구성됨으로써 냉매 회로를 축소할 수 있다.
다른 실시예로서, 팽창 모듈(31)은 제1 냉매라인(10) 측에 선택적으로 개통되는 제1 포트(32a)와 통합 열교환기(21) 측에 선택적으로 개통되는 제2포트(32b)와, 제3 냉매라인(30) 측에 선택적으로 개통되는 제3 포트(32c)로 구성된 전환밸브(32)와, 전환밸브(32)와 이격되며 통합 열교환기(21)의 전단에 마련된 제3 팽창기(33)로 구성될 수 있다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 팽창 모듈(31)은 냉매의 유통방향을 전환시키는 전환밸브(32)와 냉매를 팽창시키는 제3 팽창기(33)가 분할되도록 구성될 수 있다. 여기서, 전환밸브(32)는 제2 냉매라인(20)에서 제3 냉매라인(30)의 분기 지점에 마련되며, 제1 포트(32a), 제2 포트(32b), 제3 포트(32c)의 선택적인 개폐 동작을 통해 제1 냉매라인(10)에서 유입된 냉매가 통합 열교환기(21) 측으류 유통되거나, 제3 냉매라인(30)을 통해 통합 열교환기(21)를 바이패스하도록 한다. 제3 팽창기(33)는 제2 냉매라인(20)에서 전환밸브(32)로부터 이격되어 통합 열교환기(21) 전단에 마련되며, 전환밸브(32)의 제2 포트(32b)에서 배출되는 냉매를 선택적으로 팽창시킨다.
즉, 팽창 모듈(31)은 전환밸브(32)의 동작을 통해, 냉매가 통합 열교환기(21)에 유통되도록 하거나, 냉매가 통합 열교환기(21)를 바이패스하여 압축기(11)에 유통되도록 하는 냉매의 흐름을 선택적으로 구현할 수 있다. 또한, 팽창 모듈(31)에서 제2 포트(32b)를 통과하여 통합 열교환기(21) 측으로 유통되는 냉매는 제3 팽창기(33)의 동작 여부에 따라 선택적으로 팽창된다.
이러한 다른 일실시예에 따른 팽창 모듈(31)은 전환밸브(32)와 제3 팽창기(33)가 분리 구성됨으로써 냉매 회로 상에서 설치 위치의 자유도가 확보되어 설치가 용이하다.
상술한 팽창 모듈(31)은 냉매의 유통방향 전환 및 팽창을 통해, 실내 공조 및 다양한 열관리 모드를 구현할 수 있다. 즉, 제2 냉매라인(20)에 유통된 냉매는 팽창 모듈(31)에 의해 통합 열교환기(21) 측으로 유통되거나, 제3 냉매라인(30)을 통해 통합 열교환기(21)를 바이패스하여 압축기(11)에 유통될 수 있다. 또한, 팽창 모듈(31)은 통합 열교환기(21) 측으로 유통되는 냉매를 선택적으로 팽창시키거나 폐쇄를 통해 냉매의 유통을 차단할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 각 냉매라인에서 냉매의 순환을 통해 실내 열교환기(12)와 증발기(16)에서 공조공기의 온도를 조절할 수 있고, 제1 냉각수라인(40) 및 제2 냉각수라인(50)에 순환되는 냉각수와 냉매의 열교환을 통해, PE부품(42) 및 배터리(52)의 온도 관리와 더불어 히트펌프를 구현하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 공조공기의 제공과 PE부품(42) 및 배터리(52)의 온도 관리시, 냉매의 효율적인 순환을 통해 열관리 효율성이 향상되고, 배터리(52) 승온시 히터펌프의 구현이 가능함에 따라 실내 난방의 에너지 효율이 향상된다.
상술한 본 발명을 통해, 제어기(70)는 공조 모드 및 열관리 모드에 따라 압축기(11), 각 워터펌프, 각 팽창기, 각 밸브, 팽창 모듈(31), 온도조절도어(61), 히터기(62)를 제어할 수 있으며, 그에 따른 상세 제어는 하기에 자세히 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 냉방시, 제1 팽창기(13)가 개방되고, 제2 팽창기(15)가 팽창 동작되며, 팽창 모듈(31)의 경우 제2 냉매라인(20) 측으로 냉매의 유통이 차단되도록 제어하며, 온도조절도어(61)의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기(12)에 통과되지 않도록 한다.
이로 인해, 압축기(11)에서 배출된 냉매는 제1 팽창기(13)를 통과하여 실외 열교환기(14)에서 응축되고, 제2 팽창기(15)에서 팽창된 후 증발기(16)에 유입됨에 따라 증발기(16)는 외부의 열을 흡열하여 냉방 공기가 형성되도록 한다.
또한, 공조하우징(60)에서 온도조절도어(61)는 실내 열교환기(12)에 공기가 유통되지 않도록 위치되어 증발기(16)를 통과한 냉방 공기가 실내에 제공된다.
또한, PE부품(42)과 배터리(52)의 온도 관리 및 히트펌프가 미수행되고 실내 냉방만을 수행하는 실내 냉방시, 팽창 모듈(31)은 제2 냉매라인(20)으로 냉매의 유통이 차단되도록 함으로써, 냉매가 제1 냉매회로에서만 순환됨에 따라 실내 냉방 효율이 확보된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 냉방 중 PE부품(42)을 외기로 냉각시, 제1 워터펌프(41)가 구동되도록 하고 제1 밸브(44)를 제어하여 냉각수가 제1 라디에이터(43)에 순환되도록 하며, 실내 냉방 중 배터리(52)를 외기로 냉각시, 제2 워터펌프(51)가 구동되도록 하고 제2 밸브(54)를 제어하여 냉각수가 제2 라디에이터(53)에 순환되도록 한다.
이로 인해, 제1 냉각수라인(40)에는 냉각수가 제1 워터펌프(41), PE부품(42), 제1 라디에이터(43)에 순환됨에 따라 PE부품(42)을 냉각 후 제1 라디에이터(43)를 통해 외기와 열교환됨으로써 냉각수의 온도가 관리될 수 있다.
또한, 제2 냉각수라인(50)에는 냉각수가 제2 워터펌프(51), 배터리(52), 제2 라디에이터(53)에 순환됨에 따라 배터리(52) 냉각 후 제2 라디에이터(53)를 통해 외기와 열교환됨으로써 냉각수의 온도가 관리될 수 있다.
이와 같이, 제1 냉각수라인(40)와 제2 냉각수라인(50)에 순환되는 냉각수는 각각 제1 라디에이터(43)와 제2 라디에이터(53)를 통해 외기와 열교환을 통해 냉각되어, 각 냉각수의 온도가 조절될 수 있다.
아울러, PE부품(42)과 배터리(52)가 외기를 통해 냉각됨에 따라, 제1 냉매라인(10)에서만 냉매가 순환되어 실내 냉방 효율이 유지될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 냉방 중 PE부품(42)을 통합 열교환기(21)로 냉각시, 제1 팽창기(13)가 개방되고, 제2 팽창기(15)가 팽창 동작되며, 팽창 모듈(31)의 경우 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 하며, 제1 워터펌프(41)가 구동되도록 하고 제1 밸브(44)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다.
즉, 실내 냉방 중 PE부품(42)을 통합 열교환기(21)로 냉각하기 위해서는 냉매와 냉각수 간의 열교환이 수행되어야 한다. 이에 따라, 제어기(70)는 제1 워터펌프(41)의 동작 및 제1 밸브(44)의 제어를 통해 냉각수가 PE부품(42)과 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다. 또한, 제어기(70)는 팽창 모듈(31)의 제어를 통해 냉매가 제1 냉매라인(10)에서 제2 냉매라인(20)에 유통되어 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고, 냉매가 팽창되도록 한다. 이로 인해, 압축기(11)에서 배출된 냉매는 제1 팽창기(13)를 통과하여 실외 열교환기(14)에서 응축되고, 일부 냉매가 제2 냉매라인(20)에서 팽창 모듈(31)을 통해 팽창된 후 통합 열교환기(21)에 유통됨에 따라, 통합 열교환기(21)에서는 제1 냉각수라인(40)의 냉각수 열을 흡열하게 된다.
또한, 제2 팽창기(15)가 팽창 동작됨에 따라 증발기(16)에서는 냉각 공기를 형성할 수 있다.
이를 통해, 실내 냉방과 함께, 통합 열교환기(21)를 통해 냉매와 제1 냉각수라인(40)의 냉각수가 열교환되어 PE부품(42)의 냉각을 수행할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 냉방 중 배터리(52)를 통합 열교환기(21)로 냉각시, 제1 팽창기(13)가 개방되고, 제2 팽창기(15)가 팽창 동작되며, 팽창 모듈(31)의 경우 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 하며, 제2 워터펌프(51)가 구동되도록 하고 제2 밸브(54)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다.
즉, 실내 냉방 중 배터리(52)를 통합 열교환기(21)로 냉각하기 위해서는 냉매와 냉각수 간의 열교환이 수행되어야 한다. 이에 따라, 제어기(70)는 제2 워터펌프(51)의 동작 및 제2 밸브(54)의 제어를 통해 냉각수가 배터리(52)와 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다. 제어기(70)는 팽창 모듈(31)의 제어를 통해 냉매가 제1 냉매라인(10)에서 제2 냉매라인(20)에 유통되어 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고, 냉매가 팽창되도록 한다. 이로 인해, 압축기(11)에서 배출된 냉매는 제1 팽창기(13)를 통과하여 실외 열교환기(14)에서 응축되고, 일부 냉매가 제2 냉매라인(20)에서 팽창 모듈(31)을 통해 팽창된 후 통합 열교환기(21)에 유통됨에 따라, 통합 열교환기(21)에서는 제2 냉각수라인(50)의 냉각수 열을 흡열하게 된다.
또한, 제2 팽창기(15)가 팽창 동작됨에 따라 증발기(16)에서는 냉각 공기를 형성할 수 있다.
이를 통해, 실내 냉방과 함께, 통합 열교환기(21)를 통해 냉매와 제2 냉각수라인(50)의 냉각수가 열교환되어 배터리(52)의 냉각을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 실내 냉방을 수행할 수 있으며, PE부품(42)과 배터리(52)의 냉각할 수 있다. 또한, PE부품(42)과 배터리(52)의 냉각시 외부 환경 또는 히터펌프 사용 여부 등을 고려하여, PE부품(42)과 배터리(52)에 순환되는 냉각수를 외기로 냉각하거나 통합 열교환기(21)를 통해 냉매와 열교환시켜 냉각할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 난방시, 제1 팽창기(13)가 팽창 동작되고, 제2 팽창기(15)가 폐쇄되며, 팽창 모듈(31)의 경우 제3 냉매라인(30) 측으로 냉매가 유통되도록 제어하고, 온도조절도어(61)의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기(12)에 통과되도록 할 수 있다.
이로 인해, 압축기(11)에서 배출된 냉매는 실내 열교환기(12)에 유통되어 실내 열교환기(12)의 방열에 의해 난방 공기가 형성되고, 제1 팽창기(13)가 팽창 동작됨에 따라 실외 열교환기(14)에서 외부 열을 흡열하게 된다. 이때, 공조하우징(60)에서 온도조절도어(61)는 실내 열교환기(12)에 공기가 유통되도록 위치되어 실내 열교환기(12)를 통과한 난방 공기가 실내에 제공되도록 한다.
또한, 제2 팽창기(15)는 폐쇄되고, 팽창 모듈(31)은 제2 냉매라인(20)으로 유통된 냉매가 제3 냉매라인(30)을 통해 압축기(11) 측으로 유통되도록 하여, PE부품(42)과 배터리(52)의 온도 관리 및 히트펌프가 미수행되고 실내 난방만을 수행하도록 한다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 난방 및 PE부품(42) 냉각시, 제1 팽창기(13)가 개방되고, 제2 팽창기(15)가 폐쇄되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며, 제1 워터펌프(41)가 구동되도록 하고 제1 밸브(44)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어한다.
즉, 실내 난방중 PE 부품을 통합 열교환기(21)로 냉각하기 위해서는 냉매와 냉각수 간의 열교환이 수행되어야 한다. 이에 따라, 제어기(70)는 제1 워터펌프(41)의 동작 및 제1 밸브(44)의 제어를 통해 냉각수가 PE부품(42)과 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다. 또한, 제어기(70)는 팽창 모듈(31)의 제어를 통해 냉매가 제2 냉매라인(20)에서 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 팽창되도록 한다. 이로 인해, 압축기(11)에서 배출된 냉매는 실내 열교환기(12)에서 난방 공기를 형성함과 동시에 응축되고, 제1 팽창기(13)를 통과하여 실외 열교환기(14)에서 재차 응축되며, 팽창 모듈(31)에서 팽창된 후 통합 열교환기(21)에 유통됨에 따라, 통합 열교환기(21)에서는 제1 냉각수라인(40)의 냉각수 열을 흡열하게 된다.
이를 통해, 실내 난방과 동시에 PE부품(42)을 통합 열교환기(21)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각할 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 난방 및 배터리(52) 냉각시, 제1 팽창기(13)가 개방되고, 제2 팽창기(15)가 폐쇄되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며, 제2 워터펌프(51)가 구동되도록 하고 제2 밸브(54)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어할 수 있다.
실내 난방중 배터리(52)를 통합 열교환기(21)로 냉각하는 상황은 배터리(52)를 급속 충전하거나, 배터리(52)의 폐열을 이용한 히트펌프를 구현하는 상황을 포함할 수 있다.
이를 위해, 제어기(70)는 제2 워터펌프(51)의 동작 및 제2 밸브(54)의 제어를 통해 냉각수가 배터리(52)와 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다. 또한, 제어기(70)는 팽창 모듈(31)의 제어를 통해 냉매가 제2 냉매라인(20)에서 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 팽창되도록 한다. 이로 인해, 압축기(11)에서 배출된 냉매는 실내 열교환기(12)에서 난방 공기를 형성함과 동시에 응축되고, 제1 팽창기(13)를 통과하여 실외 열교환기(14)에서 재차 응축되며, 팽창 모듈(31)에서 팽창된 후 통합 열교환기(21)에 유통됨에 따라, 통합 열교환기(21)에서는 제2 냉각수라인(50)의 냉각수 열을 흡열하게 된다.
이를 통해, 실내 난방과 동시에 배터리(52)를 통합 열교환기(21)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 난방 중 외기 흡열, PE부품(42) 냉각 또는 배터리(52) 냉각시, 제1 팽창기(13)가 팽창 동작되고, 제2 팽창기(15)가 폐쇄되며, 팽창 모듈(31)의 경우 냉매가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 냉매가 미팽창되도록 제어한다. 여기서, PE부품(42)을 냉각하는 경우 제1 워터펌프(41)가 구동되도록 하고 제1 밸브(44)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어하며, 배터리(52)를 냉각하는 경우 제2 워터펌프(51)가 구동되도록 하고 제2 밸브(54)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어할 수 있다.
이는, 실내 난방 중 실외 열교환기(14)를 통해 외기와 열교환을 확보하기 위한 것이다.
이를 위해, 제어기(70)는 PE부품(42)의 냉각 여부 및 배터리(52) 냉각 여부에 따라, 제1 워터펌프(41)와 제2 워터펌프(51)의 구동을 제어함으로써, 제1 냉각수라인(40)에서는 냉각수가 PE부품(42)과 통합 열교환기(21)에 순환되고, 제2 냉각수라인(50)에서는 냉각수가 배터리(52)와 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다. 또한, 제어기(70)는 팽창 모듈(31)의 제어를 통해 냉매가 제2 냉매라인(20)에서 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 한다. 이로 인해, 압축기(11)에서 배출된 냉매는 실내 열교환기(12)에서 난방 공기를 형성함과 동시에 응축되고, 제1 팽창기(13)에서 팽창된 후 실외 열교환기(14)에서 외기의 열을 흡열한다. 또한, 냉매는 통합 열교환기(21)를 통과함으로써 제1 냉각수라인(40)과 제2 냉각수라인(50)의 냉각수와 열교환한다.
이를 통해, 실내 난방과 동시에 PE부품(42)과 배터리(52)를 통합 열교환기(21)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각할 수 있다.
특히, 본 발명에서 제2 냉각수라인(50)에는 수가열 히터(55)가 더 포함되는데, 제2 냉매라인(20)에서 제3 냉매라인(30)이 분기되고, 팽창 모듈(31)에 의해 통합 열교환기(21)를 선택적으로 바이패스되도록 구성된다. 이에 따라, 제어기(70)는 배터리(52) 승온시 수가열 히터(55)가 구동되도록 제어하고, 팽창 모듈(31)을 제어하여 냉매가 통합 열교환기(21)에 유통되지 않도록 제3 냉매라인(30)을 통해 바이패스되도록 할 수 있다. 이로 인해, 배터리(52) 승온시에는 통합 열교환기(21)에 냉매의 유통이 차단됨에 따라 배터리(52) 승온 성능 저하가 방지되어 배터리(52)를 포함한 각 냉매 및 냉각수의 효율적인 온도 관리가 용이하다.
일례로, 도 11에 도시된 바와 같이, 실내 난방시 제어기(70)는 제1 팽창기(13)가 팽창 동작되고, 제2 팽창기(15)가 폐쇄되며, 팽창 모듈(31)의 경우 제3 냉매라인(30) 측으로 냉매가 유통되도록 제어하고, 온도조절도어(61)의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기(12)에 통과되도록 한다. 이와 더불어, 제2 워터펌프(51)와 수가열 히터(55)가 동작되도록 함으로써, 제2 냉각수라인(50)의 냉각수가 수가열 히터(55)에 의해 가열되고, 통합 열교환기(21)에는 냉매가 유통되지 않음에 따라 냉매와 열교환이 차단됨으로써 배터리(52) 승온을 위한 냉각수의 온도 관리를 수행할 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 난방 및 제습 중 PE부품(42) 냉각 또는 배터리(52) 냉각시, 제1 팽창기(13)가 개방되고, 제2 팽창기(15)가 팽창되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어한다. 여기서, PE부품(42) 냉각을 냉각하는 경우 제1 워터펌프(41)가 구동되도록 하고 제1 밸브(44)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어하며, 배터리(52)를 냉각하는 경우 제2 워터펌프(51)가 구동되도록 하고 제2 밸브(54)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어한다.
제어기(70)는 PE부품(42)의 냉각 여부 및 배터리(52) 냉각 여부에 따라, 제1 워터펌프(41)와 제2 워터펌프(51)의 구동을 제어함으로써, 제1 냉각수라인(40)에서는 냉각수가 PE부품(42)과 통합 열교환기(21)에 순환되고, 제2 냉각수라인(50)에서는 냉각수가 배터리(52)와 통합 열교환기(21)에 순환되도록 한다.
여기서, 제1 팽창기(13)는 개방되고, 제2 팽창기(15)는 팽창됨으로써 압축기(11)에서 배출된 냉매가 실내 열교환기(12)에서 난방 공기를 형성함과 동시에 응축되고, 제1 팽창기(13)를 통과하여 실외 열교환기(14)에서 재차 응축되며, 일부 냉매가 제2 팽창기(15)에서 팽창되어 증발기(16)에 유통됨에 따라 증발기(16)를 통해 제습이 수행된다. 이때, 공조하우징(60)에서 온도조절도어(61)는 공기가 실내 열교환기(12)를 통과하도록 위치됨에 따라 증발기(16)를 통해 제습된 공기가 실내 열교환기(12) 및 히터기(62)를 통과하여 제습된 난방 공기로서 실내에 제공되도록 한다.
이와 더불어, 제어기(70)는 팽창 모듈(31)의 제어를 통해 냉매가 제2 냉매라인(20)에서 통합 열교환기(21) 측으로 유통되고 팽창되도록 한다. 이로 인해, 제1 냉매라인(10)에 순환되는 일부 냉매가 팽창 모듈(31)을 통해 팽창되어 통합 열교환기(21)에 유통됨에 따라, 통합 열교환기(21)에서는 제1 냉각수라인(40)의 냉각수의 열 또는 제2 냉각수라인(50)의 냉각수 열을 흡열하게 된다.
이를 통해, 실내 난방 및 제습과 동시에 PE부품(42)과 배터리(52)를 통합 열교환기(21)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각할 수 있다.
한편, 제어기(70)는 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열시, 제1 팽창기(13)가 팽창 동작 되고, 제2 팽창기(15)가 개방 동작되며, 팽창 모듈(31)의 경우 제2 냉매라인(20) 측으로 냉매의 유통이 차단되도록 제어하며, 온도조절도어(61)의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기(12)에 통과되도록 할 수 있다.
즉, 제어기(70)는 실내 난방 및 제습 중 실외 열교환기(14)에서 외기의 흡열을 통해 냉매의 온도 관리가 필요한 것으로 판단시, 해당 제어를 수행할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열시, 제1 팽창기(13)가 팽창 동작 되고, 제2 팽창기(15)가 개방 동작되며, 팽창 모듈(31)의 경우 제2 냉매라인(20) 측으로 냉매의 유통이 차단되도록 제어함으로써, 압축기(11)에서 배출된 냉매가 실내 열교환기(12)에서 유통되어 난방 공기를 형성하고, 제1 팽창기(13)에서 팽창된 후 실외 열교환기(14)가 증발기(16)로서 작용되어 외기 열을 흡열하게 된다. 여기서, 제2 팽창기(15)는 개방 동작됨에 따라 증발기(16)에서도 외기 열을 흡열과 함께 제습이 활성화됨으로써, 공조하우징(60)에는 공기가 증발기(16)와 실내 열교환기(12)를 통과함에 따라 제습된 난방 공기로서 실내에 제공될 수 있다. 여기서, 제2 팽창기(15)의 경우 증발기(16)를 통한 제습 요구량에 따라 팽창 동작으로 전환될 수도 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열 중 PE부품(42) 냉각 또는 배터리(52) 냉각시, 팽창 모듈(31)의 경우 냉매가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 하고 냉매가 미팽창되도록 제어한다.여기서, PE부품(42) 냉각을 냉각하는 경우 제1 워터펌프(41)가 구동되도록 하고 제1 밸브(44)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어하며, 배터리(52)를 냉각하는 경우 제2 워터펌프(51)가 구동되도록 하고 제2 밸브(54)를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기(21) 측으로 유통되도록 제어한다.
즉, 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열하는 상태에서 PE부품(42)의 냉각 또는 배터리(52)의 냉각을 추가적으로 수행시, 제어기(70)는 팽창 모듈(31)의 제어를 통해 냉매가 제2 냉매라인(20)에서 통합 열교환기(21) 측으로 유통되고 냉매가 미팽창되도록 함으로써, 통합 열교환기(21)에 제1 팽창기(13)에서 팽창된 냉매가 유통됨에 따라 통합 열교환기(21)에서는 제1 냉각수라인(40)의 냉각수의 열 또는 제2 냉각수라인(50)의 냉각수 열을 흡열하게 된다.
이를 통해, 실내 난방 및 제습과 동시에 PE부품(42)과 배터리(52)를 통합 열교환기(21)에서 냉매와 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 통합 열관리 시스템은 하나의 통합 열교환기(21)로 PE부품(42)과 배터리(52)의 냉각 및 냉매와 열교환을 통한 히트펌프가 구현되도록 함으로써 전체 회로가 컴팩트해지고, 냉매 회로의 개선을 통해 배터리(52) 승온 중에도 히트펌프의 구현이 가능하다. 이렇게, 배터리(52) 승온시 히터펌프의 구현이 가능함에 따라 실내 난방의 에너지 효율이 향상된다.
또한, 각종 열관리 모드에 따라 각 냉각수라인에 순환되는 냉각수와 냉매라인에 순환되는 냉매의 열교환을 통해, 전장부품 및 배터리(52)의 냉각, 전장부품 및 배터리(52)의 폐열을 활용한 실내 난방 등 열관리 효율성이 향상됨에 따라, 전동화 모빌리티의 주행거리를 확보할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10:제1 냉매라인 11:압축기
12:실내 열교환기 13:제1 팽창기
14:실외 열교환기 15:제2 팽창기
16:증발기 20:제2 냉매라인
21:통합 열교환기 30:제3 냉매라인
31:팽창 모듈 32:전환밸브
32a:제1 포트 32b:제2포트
32c:제3 포트 33:제3 팽창기
40:제1 냉각수라인 41:제1 워터펌프
42:PE부품 43:제1 라디에이터
44:제1 밸브 50:제2 냉각수라인
51:제2 워터펌프 52:배터리
53:제2 라디에이터 54:제2 밸브
55:수가열 히터 60:공조하우징
61:온도조절도어 62:히터기
70:제어기

Claims (19)

  1. 냉매가 유통되고, 압축기, 실내 열교환기, 제1 팽창기, 실외 열교환기, 제2 팽창기, 증발기를 포함하는 제1 냉매라인;
    제1 냉매라인의 실외 열교환기 후단에서 분기되어 압축기 전단에 연결되고, 통합 열교환기를 포함하는 제2 냉매라인;
    제2 냉매라인의 통합 열교환기 전단에서 분기되어 압축기 전단에 연결된 제3 냉매라인;
    제2 냉매라인과 제3 냉매라인의 분기 지점에 마련되고, 제1 냉매라인에서 유통된 냉매를 통합 열교환기에 유통되거나 제3 냉매라인를 통해 바이패스되도록 하며, 통합 열교환기에 유통되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 팽창 모듈;
    냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기에 연결되며, 제1 워터펌프, PE부품, 제1 라디에이터, 제1 밸브를 포함하는 제1 냉각수라인; 및
    냉각수가 유통되고, 냉각수가 냉매와 열교환되도록 통합 열교환기에 연결되며, 제2 워터펌프, 배터리, 제2 라디에이터, 제2 밸브를 포함하는 제2 냉각수라인;을 포함하는 통합 열관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    팽창 모듈은 제1 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제1 포트와 통합 열교환기 측에 선택적으로 개통되는 제2포트와, 제3 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제3 포트로 구성되며, 제3 팽창기가 통합되어 제1 포트에서 제2 포트로 유통되는 냉매가 선택적으로 팽창되는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    팽창 모듈은 제1 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제1 포트와 통합 열교환기 측에 선택적으로 개통되는 제2포트와, 제3 냉매라인 측에 선택적으로 개통되는 제3 포트로 구성된 전환밸브와, 전환밸브와 이격되며 통합 열교환기의 전단에 마련된 제3 팽창기로 구성된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1 밸브는 제1 워터펌프 및 PE부품을 순환한 냉각수가 제1 라디에이터 또는 통합 열교환기에 선택적으로 순환되도록 구성되고,
    제2 밸브는 제2 워터펌프 및 배터리를 순환한 냉각수가 제2 라디에이터 또는 통합 열교환기에 선택적으로 순환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    실내 열교환기 및 증발기가 마련되는 공조하우징에는 증발기와 실내 열교환기 사이에서 공조공기의 온도를 조절하는 온도조절도어와, 실내 열교환기의 후방에서 동작시 열원을 보충하는 히터기가 구비된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    공조 모드 및 열관리 모드에 따라 압축기, 각 워터펌프, 각 팽창기, 각 밸브, 팽창 모듈, 온도조절도어, 히터기를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제2 냉각수라인에는 수가열 히터가 더 포함되고,
    제어기는 배터리 승온시 수가열 히터가 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 냉방시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창 동작되며, 팽창 모듈의 경우 제2 냉매라인 측으로 냉매의 유통이 차단되도록 제어하며, 온도조절도어의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기에 통과되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제어기는 실내 냉방 중 PE부품을 외기로 냉각시, 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 제1 라디에이터에 순환되도록 하며,
    실내 냉방 중 배터리를 외기로 냉각시, 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 제2 라디에이터에 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 냉방 중 PE부품을 통합 열교환기로 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창 동작되며, 팽창 모듈의 경우 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 하며,
    제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기에 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    제어기는 실내 냉방 중 배터리를 통합 열교환기로 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창 동작되며, 팽창 모듈의 경우 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 하며,
    제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기에 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  12. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 난방시, 제1 팽창기가 팽창 동작되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 팽창 모듈의 경우 제3 냉매라인 측으로 냉매가 유통되도록 제어하고, 온도조절도어의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기에 통과되도록 하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  13. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 난방 및 PE부품 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며,
    제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  14. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 난방 및 배터리 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며,
    제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  15. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 난방 중 외기 흡열, PE부품 냉각 또는 배터리 냉각시, 제1 팽창기가 팽창 동작되고, 제2 팽창기가 폐쇄되며, 팽창 모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 미팽창되도록 제어하며,
    PE부품을 냉각하는 경우 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하며,
    배터리를 냉각하는 경우 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  16. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 배터리 승온시, 팽창 모듈을 제어하여 제3 냉매라인 측으로 냉매가 유통되도록 하고, 제2 워터펌프와 수가열 히터가 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  17. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 난방 및 제습 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각시, 제1 팽창기가 개방되고, 제2 팽창기가 팽창되며, 제3 팽창모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 팽창 동작되도록 제어하며,
    PE부품 냉각을 냉각하는 경우 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하며,
    배터리를 냉각하는 경우 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  18. 청구항 6에 있어서,
    제어기는 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열시, 제1 팽창기가 팽창 동작 되고, 제2 팽창기가 개방 동작되며, 팽창 모듈의 경우 제2 냉매라인 측으로 냉매의 유통이 차단되도록 제어하며,
    온도조절도어의 제어를 통해 공조공기가 실내 열교환기에 통과되도록 하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    제어기는 실내 난방 및 제습 중 냉매의 외기 흡열 중 PE부품 냉각 또는 배터리 냉각시, 팽창 모듈의 경우 냉매가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 하고 냉매가 미팽창되도록 제어하며,
    PE부품 냉각을 냉각하는 경우 제1 워터펌프가 구동되도록 하고 제1 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하며,
    배터리를 냉각하는 경우 제2 워터펌프가 구동되도록 하고 제2 밸브를 제어하여 냉각수가 통합 열교환기 측으로 유통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
KR1020220095519A 2022-08-01 2022-08-01 통합 열관리 시스템 KR20240017608A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220095519A KR20240017608A (ko) 2022-08-01 2022-08-01 통합 열관리 시스템
US18/158,322 US20240034123A1 (en) 2022-08-01 2023-01-23 Integrated Thermal Management System
CN202310093791.6A CN117485086A (zh) 2022-08-01 2023-02-10 集成式热管理系统
DE102023103761.7A DE102023103761A1 (de) 2022-08-01 2023-02-16 Integriertes wärmemanagementsystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220095519A KR20240017608A (ko) 2022-08-01 2022-08-01 통합 열관리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240017608A true KR20240017608A (ko) 2024-02-08

Family

ID=89508365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220095519A KR20240017608A (ko) 2022-08-01 2022-08-01 통합 열관리 시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240034123A1 (ko)
KR (1) KR20240017608A (ko)
CN (1) CN117485086A (ko)
DE (1) DE102023103761A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200038608A (ko) 2018-10-04 2020-04-14 한온시스템 주식회사 열관리 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200038608A (ko) 2018-10-04 2020-04-14 한온시스템 주식회사 열관리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023103761A1 (de) 2024-02-01
US20240034123A1 (en) 2024-02-01
CN117485086A (zh) 2024-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10821801B2 (en) Air conditioner for vehicle
WO2020108532A1 (zh) 车辆热管理系统及其控制方法、车辆
KR102533382B1 (ko) 열관리 시스템
CN109383221B (zh) 车辆的hvac系统
US20200101816A1 (en) Vehicle heat management system
KR20200130554A (ko) 차량용 열관리시스템
KR20200142617A (ko) 차량용 열관리시스템
CN109203909B (zh) 用于车辆的加热、通风和空调系统
KR102536560B1 (ko) 차량용 배터리 온도조절장치 및 이를 구비한 차량용 공조장치
KR20180131653A (ko) 차량의 공조시스템
KR20200011842A (ko) 차량의 냉난방시스템
KR20210009488A (ko) 차량용 열관리시스템 및 통합열관리모듈
KR20190057980A (ko) 차량용 고전압배터리의 냉난방시스템
KR20210013425A (ko) 차량용 공조시스템
KR20230062524A (ko) 차량용 배터리 히팅 장치 및 이를 구비한 차량용 공조장치
KR20190124899A (ko) 열관리 시스템
KR102651941B1 (ko) 전기자동차용 냉난방 시스템
US11584190B2 (en) Vehicular thermal management system
KR20240017608A (ko) 통합 열관리 시스템
KR20220037794A (ko) 전기차량용 공조장치 및 이를 이용한 전기차량용 공조시스템
KR20230086344A (ko) 전기 모빌리티용 공조 시스템
US20230001763A1 (en) Air conditioning system for electric vehicle
US20220063372A1 (en) Vehicle air conditioning system
KR20230171263A (ko) 통합 열교환기의 공조 장치 및 시스템
KR20230153150A (ko) 모빌리티용 통합 열관리 시스템