KR20240034001A - Vehicular thermal management system - Google Patents
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Abstract
차량 열관리시스템은, 냉매를 순환시키도록 구성된 냉매루프와, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 하류에 배치된 히터코어 열교환기와, 냉매를 증발하는 증발기와, 상기 증발기와 이격된 히터코어를 포함한 공조 서브시스템; 배터리와 열적으로 연결된 배터리 냉각서브시스템; 및 히터코어 냉각수를 저장하는 히터코어 리저버와, 상기 히터코어 리저버의 출구 및 상기 히터코어의 입구를 연결하는 공급도관과, 상기 히터코어 리저버의 입구 및 상기 히터코어의 출구를 연결하는 회수도관과, 히터코어 냉각수를 순환시키도록 구성된 펌프를 포함한 히팅 서브시스템;을 포함할 수 있다. 상기 공급도관 및 상기 회수도관은 상기 히터코어 열교환기에 열적으로 연결되도록 구성될 수 있다. The vehicle thermal management system includes a refrigerant loop configured to circulate the refrigerant, a compressor for compressing the refrigerant, a heater core heat exchanger disposed downstream of the compressor, an evaporator for evaporating the refrigerant, and a heater core spaced apart from the evaporator. air conditioning subsystem; a battery cooling subsystem thermally connected to the battery; and a heater core reservoir that stores heater core coolant, a supply conduit connecting the outlet of the heater core reservoir and the inlet of the heater core, and a recovery conduit connecting the inlet of the heater core reservoir and the outlet of the heater core, A heating subsystem including a pump configured to circulate heater core coolant. The supply conduit and the return conduit may be configured to be thermally connected to the heater core heat exchanger.
Description
본 발명은 차량 열관리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공조시스템의 난방작동, 배터리의 승온 및 냉방 등을 효율적으로 실행할 수 있는 차량용 열관리시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle thermal management system, and more specifically, to a vehicle thermal management system that can efficiently perform the heating operation of the air conditioning system and the heating and cooling of the battery.
최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드(Hybrid) 차량으로 구분된다. Recently, as interest in energy efficiency and environmental pollution issues grows day by day, there is a demand for the development of eco-friendly vehicles that can substantially replace internal combustion engine vehicles. These eco-friendly vehicles are usually electric vehicles powered by fuel cells or electricity, It is classified as a hybrid vehicle that is driven by an engine and a battery.
전기자동차 또는 하이브리드 차량은 승객실의 공조, 배터리 및/또는 파워트레인컴포넌트에 대한 적정 온도 유지를 위한 차량 열관리시스템을 포함한다. 차량 열관리시스템은, 승객실을 공조하기 위한 공조 서브시스템(HVAC subsystem)과, 파워트레인시스템의 파워트레인컴포넌트를 적정 온도로 유지하기 위한 파워트레인 냉각서브시스템과, 배터리를 적정 온도로 유지하기 위한 배터리 냉각서브시스템을 포함한다.Electric or hybrid vehicles include a vehicle thermal management system for air conditioning in the passenger compartment and maintaining an appropriate temperature for the battery and/or powertrain components. The vehicle thermal management system includes an air conditioning subsystem (HVAC subsystem) to air-condition the passenger compartment, a powertrain cooling subsystem to maintain the powertrain components of the powertrain system at an appropriate temperature, and a battery to maintain the battery at an appropriate temperature. Includes cooling subsystem.
공조 서브시스템은 차량의 전석영역 및 후석영역을 개별적으로 공조하도록 구성된다. 구체적으로, 공조 서브시스템은, 차량의 전석영역(front seat zone)을 공조하는 프론트 HVAC유닛과, 차량의 후석영역(rear seat zone)을 공조하는 리어 HVAC유닛을 포함한다. The air conditioning subsystem is configured to individually air condition the front and rear seat areas of the vehicle. Specifically, the air conditioning subsystem includes a front HVAC unit that air-conditions the front seat zone of the vehicle, and a rear HVAC unit that air-conditions the rear seat zone of the vehicle.
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. The front HVAC unit includes a front evaporator, interior condenser, and front PTC heater. The front evaporator, inner condenser, and front PTC heater are located in the front HVAC housing, and the front HVAC housing is located toward the front passenger space. The front PCT heater is configured to operate by electrical energy, and the front PTC heater heats the air so that all seat areas of the vehicle can be independently heated.
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. The rear HVAC unit includes a rear evaporator and PTC heater. The rear evaporator and rear PTC heater are placed within the rear HVAC housing, and the rear HVAC housing is placed toward the rear seat space of the passenger compartment. The rear PCT heater is configured to operate by electrical energy, and the rear PTC heater heats the air so that the rear seat area of the vehicle can be individually heated.
또한, 배터리 냉각서브시스템은 배터리의 승온을 위한 배터리 승온히터를 가진다. Additionally, the battery cooling subsystem has a battery temperature increase heater to increase the temperature of the battery.
이와 같이, 종래의 차량 열관리시스템은 2개의 PTC히터 및 배터리 승온히터를 가지므로, 그 제조비용이 높고, 그 전기에너지의 사용량이 증가하므로 에너지효율이 저하되는 단점이 있었다. As such, the conventional vehicle thermal management system has two PTC heaters and a battery temperature increase heater, so the manufacturing cost is high and the amount of electric energy used increases, so energy efficiency is reduced.
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.The matters described in this background art section have been written to improve understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art in the field to which this technology belongs.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 공조 서브시스템의 압축기로부터 배출된 냉매가 히터코어 냉각수(열전달매체)를 가열하고, 히터코어 냉각수를 히터코어 및/또는 배터리측 리저버로 흘러가게 함으로써 전기에너지의 소비를 줄일 수 있는 차량 열관리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention was developed in consideration of the above points, and the refrigerant discharged from the compressor of the air conditioning subsystem heats the heater core coolant (heat transfer medium) and flows the heater core coolant to the heater core and/or the battery side reservoir. The purpose is to provide a vehicle thermal management system that can reduce the consumption of electrical energy.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템은, 냉매를 순환시키도록 구성된 냉매루프와, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 하류에 배치된 히터코어 열교환기와, 냉매를 증발하는 증발기와, 상기 증발기와 이격된 히터코어를 포함한 공조 서브시스템; 배터리와 열적으로 연결된 배터리 냉각서브시스템; 및 히터코어 냉각수를 저장하는 히터코어 리저버와, 상기 히터코어 리저버의 출구 및 상기 히터코어의 입구를 연결하는 공급도관과, 상기 히터코어 리저버의 입구 및 상기 히터코어의 출구를 연결하는 회수도관과, 히터코어 냉각수를 순환시키도록 구성된 펌프를 포함한 히팅 서브시스템;을 포함할 수 있다. 상기 공급도관 및 상기 회수도관은 상기 히터코어 열교환기에 열적으로 연결되도록 구성될 수 있다. A vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention to achieve the above object includes a refrigerant loop configured to circulate the refrigerant, a compressor for compressing the refrigerant, a heater core heat exchanger disposed downstream of the compressor, and a refrigerant An air conditioning subsystem including an evaporator that evaporates and a heater core spaced apart from the evaporator; a battery cooling subsystem thermally connected to the battery; and a heater core reservoir that stores heater core coolant, a supply conduit connecting the outlet of the heater core reservoir and the inlet of the heater core, and a recovery conduit connecting the inlet of the heater core reservoir and the outlet of the heater core, A heating subsystem including a pump configured to circulate heater core coolant. The supply conduit and the return conduit may be configured to be thermally connected to the heater core heat exchanger.
상기 히터코어 열교환기는 상기 압축기로부터 배출된 냉매에 의해 히터코어 냉각수를 가열하도록 구성될 수 있다. The heater core heat exchanger may be configured to heat the heater core coolant by the refrigerant discharged from the compressor.
상기 히터코어 열교환기는 상기 공조 서브시스템의 냉매루프와 유체적으로 연결된 제1통로와, 상기 공급도관과 유체적으로 연결된 제2통로와, 상기 회수도관과 유체적으로 연결된 제3통로를 포함할 수 있다. The heater core heat exchanger may include a first passage fluidly connected to the refrigerant loop of the air conditioning subsystem, a second passage fluidly connected to the supply conduit, and a third passage fluidly connected to the recovery conduit. there is.
상기 배터리 냉각서브시스템은 배터리 냉각수를 저장하는 배터리 리저버를 포함하고, 상기 히터코어 리저버는 상기 배터리 리저버 내에 수용되도록 구성될 수 있다. The battery cooling subsystem may include a battery reservoir that stores battery coolant, and the heater core reservoir may be configured to be accommodated in the battery reservoir.
상기 히터코어 리저버는 상기 배터리 리저버의 중앙에 위치하도록 구성될 수 있다. The heater core reservoir may be configured to be located in the center of the battery reservoir.
상기 히터코어 리저버는 상기 히터코어 리저버의 상단으로부터 연장된 주입넥과, 상기 주입넥의 상단에 제공된 캡을 포함할 수 있다. 상기 주입넥이 상기 배터리 리저버에 고정될 수 있다. The heater core reservoir may include an injection neck extending from the top of the heater core reservoir, and a cap provided at the top of the injection neck. The injection neck may be fixed to the battery reservoir.
상기 히팅 서브시스템은 상기 공급도관 및 상기 회수도관을 연결하는 바이패스도관과, 상기 바이패스도관에 배치된 바이패스밸브를 더 포함할 수 있다. The heating subsystem may further include a bypass conduit connecting the supply conduit and the return conduit, and a bypass valve disposed in the bypass conduit.
상기 바이패스도관은 상기 히터코어 리저버 및 상기 히터코어 열교환기 사이에 배치될 수 있다. 상기 바이패스도관의 입구는 회수도관과 연결되며, 상기 바이패스도관의 출구는 상기 공급도관과 연결될 수 있다. The bypass conduit may be disposed between the heater core reservoir and the heater core heat exchanger. The inlet of the bypass conduit may be connected to the recovery conduit, and the outlet of the bypass conduit may be connected to the supply conduit.
상기 히팅 서브시스템은 상기 회수도관에 배치된 개폐밸브를 더 포함하고, 상기 개폐밸브는 상기 바이패스도관의 입구 및 상기 히터코어 리저버의 입구 사이의 지점에 배치될 수 있다.The heating subsystem may further include an on/off valve disposed in the recovery conduit, and the on/off valve may be disposed at a point between an inlet of the bypass conduit and an inlet of the heater core reservoir.
상기 히팅 서브시스템 및 상기 배터리 냉각서브시스템에 열적으로 연결된 공통 승온히터를 더 포함할 수 있다. It may further include a common temperature increase heater thermally connected to the heating subsystem and the battery cooling subsystem.
본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템은, 상기 히팅 서브시스템에 연결된 제1승온히터와, 상기 배터리 냉각서브시스템에 연결된 제2승온히터를 더 포함할 수 있다. The vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention may further include a first temperature increase heater connected to the heating subsystem and a second temperature increase heater connected to the battery cooling subsystem.
상기 공조 서브시스템은 상기 배터리 냉각서브시스템에 열적으로 연결된 배터리칠러를 포함하고, 상기 배터리칠러는 상기 배터리 리저버에 유체적으로 연결될 수 있다. 상기 배터리 냉각서브시스템은, 배터리 냉각수가 상기 배터리 리저버로부터 상기 배터리칠러로 공급됨을 허용하는 칠러측 공급라인과, 배터리 냉각수가 상기 배터리칠러로부터 배터리 리저버로 회수됨을 허용하는 칠러측 회수라인을 포함할 수 있다. The air conditioning subsystem may include a battery chiller thermally connected to the battery cooling subsystem, and the battery chiller may be fluidly connected to the battery reservoir. The battery cooling subsystem may include a chiller-side supply line that allows battery coolant to be supplied from the battery reservoir to the battery chiller, and a chiller-side return line that allows battery coolant to be returned from the battery chiller to the battery reservoir. there is.
본 발명에 의하면, 공조 서브시스템의 압축기로부터 배출된 냉매가 히터코어 냉각수(열전달매체)를 가열하고, 히터코어 냉각수를 히터코어 및/또는 히터코어 리저버로 흘러가게 함으로써 공조 서브시스템의 난방, 배터리의 승온 등을 효율적으로 실행할 수 있고, 이를 통해 PTC히터를 삭제할 수 있으므로 전기에너지의 소비를 줄일 수 있다. According to the present invention, the refrigerant discharged from the compressor of the air conditioning subsystem heats the heater core coolant (heat transfer medium) and causes the heater core coolant to flow to the heater core and/or the heater core reservoir, thereby heating the air conditioning subsystem and maintaining the battery. Temperature raising, etc. can be carried out efficiently, and through this, the PTC heater can be eliminated, thereby reducing the consumption of electrical energy.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 히터코어 리저버가 배터리 리저버의 내에 수용된 것을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 공통 승온히터가 히팅 서브시스템 및 배터리 냉각서브시스템에 함께 열적으로 연결된 것을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 제1승온히터가 히팅 서브시스템에 열적으로 연결되고, 제2승온히터가 배터리 냉각서브시스템에 열적으로 연결된 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 저온일 때, 공조 서브시스템이 난방모드로 작동하고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템 및 히팅 서브시스템에 의해 승온되는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 저온일 때, 공조 서브시스템의 압축기가 정지되고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템에 의해 승온되는 것을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 저온일 때, 공조 서브시스템이 난방모드로 작동하고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 저온일 때, 히팅 서브시스템의 펌프가 정지되고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 상온일 때, 공조 서브시스템이 혼합모드로 작동하고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템 및 히팅 서브시스템에 의해 승온되는 것을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 상온일 때, 공조 서브시스템이 혼합모드로 작동하고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 상온 또는 고온일 때, 히팅 서브시스템의 펌프가 정지되고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 차량 열관리시스템에서 외부온도가 고온일 때, 공조 서브시스템이 난방모드로 작동하고, 배터리가 배터리 냉각서브시스템에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a heater core reservoir accommodated within a battery reservoir in a vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a common temperature increase heater thermally connected to the heating subsystem and the battery cooling subsystem in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing that the first temperature increase heater is thermally connected to the heating subsystem and the second temperature increase heater is thermally connected to the battery cooling subsystem in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating that when the external temperature is low in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, the air conditioning subsystem operates in a heating mode and the battery is heated by the battery cooling subsystem and the heating subsystem. .
FIG. 6 is a diagram illustrating that in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, when the external temperature is low, the compressor of the air conditioning subsystem is stopped and the temperature of the battery is raised by the battery cooling subsystem.
FIG. 7 is a diagram illustrating that when the external temperature is low in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, the air conditioning subsystem operates in a heating mode and the battery is cooled by the battery cooling subsystem.
Figure 8 is a diagram showing that when the external temperature is low in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, the pump of the heating subsystem is stopped and the battery is cooled by the battery cooling subsystem.
FIG. 9 is a diagram illustrating that when the external temperature is room temperature in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, the air conditioning subsystem operates in mixed mode and the battery is heated by the battery cooling subsystem and the heating subsystem. .
Figure 10 is a diagram showing that in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, when the external temperature is room temperature, the air conditioning subsystem operates in mixed mode and the battery is cooled by the battery cooling subsystem.
Figure 11 is a diagram showing that in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, when the external temperature is room temperature or high temperature, the pump of the heating subsystem is stopped and the battery is cooled by the battery cooling subsystem.
FIG. 12 is a diagram illustrating that when the external temperature is high in the vehicle thermal management system according to an embodiment of the present invention, the air conditioning subsystem operates in a heating mode and the battery is cooled by the battery cooling subsystem.
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.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, when describing embodiments of the present invention, if detailed descriptions of related known configurations or functions are judged to impede understanding of the embodiments of the present invention, the detailed descriptions will be omitted.
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.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. Additionally, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an idealized or excessively formal sense. No.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리시스템은, 차량용 열관리시스템은 승객실과 열적으로 연결된 공조 서브시스템(11, HVAC subsytem)과, 배터리와 열적으로 연결된 배터리 냉각서브시스템(12, battery cooling subsystem)과, 공조 서브시스템(11)과 열적으로 연결된 히팅 서브시스템(50)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the thermal management system for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes an HVAC subsystem (11) thermally connected to the passenger compartment, and a battery cooling subsystem (12) thermally connected to the battery. It may include a battery cooling subsystem) and a
(공조 서브시스템)(Air conditioning subsystem)
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조서브시스템(11, HVAC subsystem)은, 냉매루프(21), 프론트 HVAC유닛(130), 및 리어 HVAC유닛(150)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
구체적으로, 공조 서브시스템(11)은 압축기(31), 히터코어 열교환기(52), 난방측 팽창밸브(63), 중간 열교환기(60), 외측 열교환기(33), 프론트 팽창밸브(61), 프론트 증발기(34), 리어 팽창밸브(62), 리어 증발기(152)를 포함할 수 있다. 또한, 공조 서브시스템(11)은 배터리 냉각서브시스템(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 및 승온, 히팅 서브시스템(50)의 작동 등과 같은 다양한 작동모드에 기초하여 다양한 순환경로를 제공하도록 구성될 수 있다. Specifically, the
공조 서브시스템(11)은 승객실과 열적으로 연결될 수 있다. 특히, 공조 서브시스템(11)은 냉매에 의해 차량의 승객실의 공기를 가열 내지 냉각하도록 구성될 수 있다. 그리고, 배터리 냉각서브시스템(12) 및 파워트레인 냉각서브시스템(미도시)이 공조 서브시스템(11)에 열적으로 연결될 수 있고, 배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리와 열적으로 연결될 수 있으며, 파워트레인냉각시스템(미도시)은 파워트레인컴포넌트(미도시)와 열적으로 연결될 수 있다. The
구체적으로, 공조 서브시스템(11)은 압축기(31), 히터코어 열교환기(52), 난방측 팽창밸브(63), 중간 열교환기(60), 외측 열교환기(33), 프론트 팽창밸브(61), 프론트 증발기(34), 리어 팽창밸브(62), 리어 증발기(152)를 포함할 수 있다. 또한, 공조 서브시스템(11)은 배터리 냉각서브시스템(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. Specifically, the
프론트 HVAC유닛(130)은 승객실의 전석영역을 공조하도록 차량의 전방에 향해 공조된 공기를 토출하도록 구성될 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)은 승객실의 전석영역에 배치된 프론트 HVAC하우징(미도시)을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 프론트 HVAC유닛(130)은 프론트 HVAC하우징(미도시) 내에 배치된 프론트 증발기(34) 및 프론트 히터코어(53)를 포함할 수 있고, 프론트 히터코어(53)는 프론트 증발기(34)와 이격될 수 있다. 프론트 증발기(34)는 냉매를 증발시킴으로써 전석영역을 향해 흘러가는 공기를 냉각하도록 구성될 수 있고, 프론트 히터코어(53)는 전석영역을 향해 흘러가는 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. The
프론트 HVAC유닛(130)은 프론트 HVAC하우징(미도시) 내에 배치된 에어믹싱도어(미도시)를 포함할 수 있다. 에어믹싱도어가 프론트 증발기(34) 및 프론트 히터코어(53) 사이에 배치될 수 있고, 에어믹싱도어의 위치가 가변됨에 따라 프론트 증발기(34)에 의해 냉각된 공기의 유량 및 프론트 히터코어(53)에 의해 가열된 공기의 유량이 일정 비율로 혼합될 수 있다. 프론트 HVAC하우징 내에서 프론트 증발기(34), 프론트 히터코어(53), 에어믹싱도어 등을 통해 가열된 공기, 냉각된 공기, 혼합된 공기 등이 에어디스트리뷰터유닛을 통해 승객실의 전석영역을 향해 흘러갈 수 있다.The
리어 HVAC유닛(150)은 승객실의 후석영역을 공조하도록 차량의 후석영역을 향해 공조된 공기를 배출하도록 구성될 수 있다. 리어 HVAC유닛(150)은 승객실의 후석영역에 배치된 리어 HVAC하우징(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 리어 HVAC유닛(미도시)은 리어 HVAC하우징(미도시) 내에 배치된 리어 증발기(152) 및 리어 히터코어(54)를 포함할 수 있고, 히어 히터코어(54)는 리어 증발기(152)에 이격될 수 있다. 리어 증발기(152)는 프론트 증발기(34)에 병렬로 연결될 수 있다. 리어 증발기(152)는 후석영역의 냉방조건에 따라 냉매를 증발시킴으로써 후석영역을 향해 흘러가는 공기를 냉각시킬 수 있다. The
압축기(31)는 냉매를 압축함으로써 냉매를 순환시키도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 압축기(31)는 전기에너지에 의해 구동하는 전동식 압축기일 수 있다. The
히터코어 열교환기(52)는 히팅 서브시스템(50)과 열적으로 연결될 수 있다. 히터코어 열교환기(52)는 압축기(31)의 하류 측에 위치할 수 있고, 히터코어 열교환기(52)는 압축기(31)로부터 공급받은 냉매 및 히팅 서브시스템(50)을 순환하는 히터코어 냉각수 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 압축기(31)에 의해 압축된 고온, 고압의 기상 냉매가 히터코어 열교환기(52)에서 히터코어 냉각수로 열을 전달함으로써 기상 냉매는 응축될 수 있고, 히터코어 냉각수는 히터코어 열교환기(52)에서 고온, 고압의 기상 냉매에 의해 가열될 수 있다. 즉, 히터코어 열교환기(52)는 냉매를 응축시키는 응축기 기능과, 히터코어 냉각수를 가열하는 히터 기능을 동시에 실행할 수 있다. 히터코어 열교환기(52)는 압축기(31)에 의해 압축된 냉매를 이용하여 히터코어 냉각수를 가열할 수 있고, 히터코어 열교환기(52)에 의해 가열된 히터코어 냉각수가 프론트 히터코어(53) 및 리어 히터코어(54)로 흘러갈 수 있다. Heater
중간 열교환기(60)가 히터코어 열교환기(52)의 하류 측에 위치할 수 있고, 특히 중간 열교환기(60)는 냉매루프(21) 상에서 히터코어 열교환기(52) 및 외측 열교환기(33) 사이에 배치될 수 있다. 공조 서브시스템(11)은 중간 열교환기(60)를 통해 배터리 냉각서브시스템(12) 및 파워트레인냉각시스템(미도시)에 열적으로 연결될 수 있다. 중간 열교환기(60)는 공조 서브시스템(11), 배터리 냉각서브시스템(12), 및 파워트레인냉각시스템(미도시) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 중간 열교환기(60)는 배터리 냉각서브시스템(12)을 순환하는 배터리 냉각수 및/또는 파워트레인냉각시스템을 순환하는 파워트레인냉각수에 의해 냉매를 가열 또는 냉각하도록 구성될 수 있다. 즉, 중간 열교환기(60)는 배터리 냉각수 및/또는 파워트레인 냉각수와 열교환하는 수냉식 열교환기(liquid-cooled heat exchanger)일 수 있다. The
난방측 팽창밸브(63)가 중간 열교환기(60)의 상류 측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 난방측 팽창밸브(63)는 히터코어 열교환기(52) 및 중간 열교환기(60) 사이에 배치될 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)의 난방작동 및/또는 리어 HVAC유닛(150)의 난방작동 시에, 난방측 팽창밸브(63)는 중간 열교환기(60)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다. The heating
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. According to one example, the heating-
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. The heating
난방측 팽창밸브(63)는 컨트롤러(100)에 의해 그 개도가 가변되도록 구성될 수 있고, 난방측 팽창밸브(63)의 개도가 가변됨에 따라 중간 열교환기(60)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. The heating-
외측 열교환기(33)가 중간 열교환기(60)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 냉각팬에 의해 강제로 송풍되는 외기와 열교환함으로써 외측 열교환기(33) 및 외기 사이의 열전달율이 더 높아질 수 있다. The
프론트 증발기(34)는 프론트 팽창밸브(61)로부터 공급받은 냉매를 증발시키도록 구성될 수 있다. 즉, 프론트 팽창밸브(61)에 의해 팽창된 냉매는 프론트 증발기(34)에서 공기로부터 열을 흡수하고 증발할 수 있다. 이에, 공조 서브시스템(11)의 냉방작동 시에, 프론트 증발기(34)는 외측 열교환기(33)에 의해 냉각되고 프론트 팽창밸브(61)에 의해 팽창된 냉매를 이용하여 공기를 냉각할 수 있고, 프론트 증발기(34)에 의해 냉각된 공기가 승객실의 전석영역으로 흘러들어갈 수 있다.The
프론트 팽창밸브(61)가 프론트 증발기(34)의 상류측에 배치될 수 있다. 프론트 팽창밸브(61)가 외측 열교환기(33) 및 프론트 증발기(34) 사이에 배치될 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)의 냉방 작동 시에, 프론트 팽창밸브(61)는 프론트 증발기(34)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 프론트 팽창밸브(61)는 냉매의 온도 및/또는 압력을 센싱하여 프론트 팽창밸브(61)의 개도를 조절하는 감온팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)일 수 있다. 구체적으로 실시예에 따르면, 프론트 팽창밸브(61)는 냉매가 프론트 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 프론트 팽창밸브(61)로 흘러들어감을 차단(block) 내지 해제(unblock)할 수 있다. 개폐밸브(61a)가 개방될 때 냉매가 프론트 팽창밸브(61)로 흘러들어감이 허용될 수 있고, 개폐밸브(61a)가 폐쇄될 때 냉매가 프론트 팽창밸브(61)로 흘러들어감이 차단될 수 있다. 일 예에 따르면, 개폐밸브(61a)는 프론트 팽창밸브(61)의 밸브바디의 내부에 일체로 장착됨으로써 프론트 팽창밸브(61)의 내부유로를 개폐하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 개폐밸브(61a)는 프론트 팽창밸브(61)의 상류측에 배치됨으로써 프론트 팽창밸브(61)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다. According to one embodiment, the
개폐밸브(61a)가 폐쇄될 경우 프론트 팽창밸브(61)가 차단될 수 있고, 이에 냉매는 프론트 팽창밸브(61) 및 프론트 증발기(34) 측으로 유입되지 않고 배터리칠러(45) 측으로만 유입될 수 있다. 즉, 프론트 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 폐쇄될 경우에는 공조 서브시스템(11)의 냉방작동이 실행되지 않고, 배터리칠러(45)만이 냉각되거나 공조 서브시스템(11)의 난방작동이 실행될 수 있다. 개폐밸브(61a)가 개방될 경우 냉매는 프론트 팽창밸브(61) 및 프론트 증발기(34) 측으로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 프론트 팽창밸브(61)의 개폐밸브(61a)가 개방될 경우에는 냉매는 프론트 팽창밸브(61)에 의해 팽창되고, 프론트 증발기(34)에 의해 증발될 수 있다. When the on-off
공조 서브시스템(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. The
공조 서브시스템(11)은 프론트 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 프론트 팽창밸브(61) 및 프론트 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 프론트 증발기(34)로 분배될 수 있다. The
배터리칠러(45)가 분배도관(25)에 열적으로 연결될 수 있으며, 배터리칠러(45)는 분배도관(25) 및 후술하는 배터리 냉각수루프(22) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리칠러(45)는 공조 서브시스템(11)을 순환하는 냉매와 배터리 냉각서브시스템(12)을 순환하는 배터리 냉각수의 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. The
구체적으로, 배터리칠러(45)는 분배도관(25)에 유체적으로 연결된 제1통로(45a)와, 배터리 냉각수루프(22)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 배터리 냉각수 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. Specifically, the
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.A chiller-
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. According to one example, the chiller-
칠러측 팽창밸브(64)의 개도가 가변됨에 따라 배터리칠러(45)로 유입되는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 프론트 팽창밸브(61)의 개도 및 칠러측 팽창밸브(64)의 개도가 조절됨에 따라, 냉매는 프론트 증발기(34) 및 배터리칠러(45) 측으로 일정 비율로 분배될 수 있고, 이를 통해 프론트 증발기(34)의 증발 및 배터리칠러(45)에 의한 배터리 냉각수의 냉각이 동시에 또는 선택적으로 실행될 수 있다. As the opening degree of the chiller-
공조 서브시스템(11)은 중간 열교환기(60) 및 난방측 팽창밸브(63) 사이의 지점(21c)과 프론트 증발기(34)의 상류지점(21g)을 연결하는 제습측 바이패스도관(27)을 더 포함할 수 있다. 제습측 바이패스도관(27)의 입구는 중간 열교환기(60) 및 난방측 팽창밸브(63) 사이의 지점(21c)에 연결될 수 있고, 제습측 바이패스도관(27)의 출구는 프론트 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 프론트 증발기(34)로 흘러갈 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)의 난방 작동 도중에 승객실에 대한 제습이 요구될 때, 제습측 바이패스밸브(27a)가 개방됨에 따라 난방측 팽창밸브(16)로부터 중간 열교환기(60)로 흘러가는 냉매의 일부는 제습측 바이패스도관(27)을 거쳐 프론트 증발기(34)로 바로 흘러갈 수 있고, 이에 프론트 증발기(34)로 유입된 냉매의 일부는 프론트 증발기(34)를 통과한 공기를 냉각함으로써 공기의 제습이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 승객실의 전석영역에 대한 난방 및 제습이 동시에 이루어질 수 있다.The
공조 서브시스템(11)은 중간 열교환기(60)의 하류지점과 압축기(31)의 상류지점(21e)을 연결하는 난방측 바이패스도관(28)을 더 포함할 수 있다. 난방측 바이패스도관(28)의 입구는 중간 열교환기(60)의 하류지점에 연결될 수 있고, 난방측 바이패스도관(28)의 출구는 압축기(31)의 상류지점(21e)에 연결될 수 있다. The
스위칭밸브(37)가 난방측 바이패스도관(28)의 입구에 배치될 수 있고, 스위칭밸브(37)는 외측 열교환기(33) 및 중간 열교환기(60) 사이에 위치할 수 있다. 스위칭밸브(37)는 중간 열교환기(60), 외측 열교환기(33), 및 압축기(31) 사이에서 냉매의 흐름을 조절하도록 구성될 수 있다. The switching
구체적으로, 스위칭밸브(37)는 중간 열교환기(60)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 제2위치와, 제1포트(37a)가 제2포트(37b) 및 제3포트(37c)와 모두 소통하는 제3위치 사이로 스위칭되도록 구성될 수 있다.Specifically, the switching
스위칭밸브(37)가 제1위치로 스위칭될 때, 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통함에 따라 중간 열교환기(60)로부터 배출된 냉매는 외측 열교환기(33)를 향해 흘러갈 수 있다. When the switching
스위칭밸브(37)가 제2위치로 스위칭될 때, 제1포트(37a)가 제3포트(37c)와 소통함에 따라 중간 열교환기(60)로부터 배출된 냉매는 난방측 바이패스도관(28)을 통해 압축기(31)를 향해 흘러갈 수 있다. When the switching
스위칭밸브(37)가 제3위치로 스위칭될 때, 제1포트(37a)가 제2포트(37b) 및 제3포트(37c)와 소통함에 따라 중간 열교환기(60)로부터 배출된 냉매의 일부는 외측 열교환기(33)를 향해 흘러갈 수 있고, 냉매의 나머지는 난방측 바이패스도관(28)을 통해 압축기(31)를 향해 흘러갈 수 있다. When the switching
공조 서브시스템(11)은 프론트 팽창밸브(61)의 상류지점(21b)과 압축기(31)의 상류지점(21d)을 연결하는 리어 연결도관(24)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 리어 연결도관(24)의 입구는 프론트 팽창밸브(61)의 상류지점(21b)에 연결될 수 있고, 리어 연결도관(24)의 출구는 분배도관(25)의 합류지점(21f)에 연결될 수 있다. 리어 증발기(152)가 리어 연결도관(24)에 설치됨으로써 리어 증발기(152)는 리어 연결도관(24)을 통해 프론트 증발기(34)에 대해 병렬로 연결될 수 있고, 이에 외측 열교환기(33)로부터 배출되는 냉매의 적어도 일부는 리어 연결도관(24)을 통해 리어 증발기(152)로 흘러갈 수 있다. 즉, 리어 증발기(152)는 리어 연결도관(24)을 통해 외측 열교환기(33)에 유체적으로 연결될 수 있다. The
리어 팽창밸브(62)가 리어 연결도관(24) 상에서 리어 증발기(152)의 상류에 위치할 수 있다. 리어 팽창밸브(62)는 리어 증발기(152) 및 프론트 팽창밸브(61)의 상류지점(21b) 사이에 배치될 수 있다. 리어 HVAC유닛(150)의 냉방 작동 시에, 리어 팽창밸브(62)는 리어 증발기(152)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리어 팽창밸브(62)는 냉매의 온도 및/또는 압력을 센싱하여 리어 팽창밸브(62)의 개도를 조절하는 감온팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)일 수 있다. 리어 팽창밸브(62)의 개도가 가변됨에 따라 리어 증발기(152)로 흘러들어가는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 리어 팽창밸브(62)의 개도 및 프론트 팽창밸브(61)의 개도가 조절됨에 따라, 냉매는 프론트 증발기(34) 및 리어 증발기(152) 측으로 일정 비율로 분배될 수 있고, 이를 통해 프론트 증발기(34)의 증발 및 리어 증발기(152)의 증발이 동시에 또는 선택적으로 실행될 수 있다. A
공조 서브시스템(11)은 외측 열교환기(33) 및 프론트 팽창밸브(61) 사이에 배치된 개폐밸브(38)를 포함할 수 있다. 개폐밸브(38)가 개방될 때, 냉매는 프론트 팽창밸브(61) 및 리어 팽창밸브(62)로 흘러들어갈 수 있다. 개폐밸브(38)가 폐쇄될 때, 냉매는 프론트 팽창밸브(61) 및 리어 팽창밸브(62)로 흘러들어가지 않는다. The
(배터리 냉각서브시스템)(Battery cooling subsystem)
배터리 냉각서브시스템(12)은 열전달매체인 배터리 냉각수를 순환시키도록 구성된 배터리 냉각수루프(22)를 포함할 수 있다. 배터리 냉각수루프(22)는 배터리(41), 배터리 리저버(42), 배터리칠러(45), 및 배터리펌프(43)에 유체적으로 연결될 수 있다. 배터리 냉각수루프(22)는 배터리 냉각수가 배터리 리저버(42)로부터 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)로 공급됨을 허용하는 칠러측 공급라인(22a)과, 배터리 냉각수가 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)로부터 배터리 리저버(42)로 회수됨을 허용하는 칠러측 회수라인(22b)과, 배터리 냉각수가 배터리 리저버(42)로부터 배터리(41)의 냉각수통로로 공급됨을 허용하는 배터리측 공급라인(22c)과, 배터리 냉각수가 배터리(41)의 냉각수통로로부터 배터리 리저버(42)로 회수됨을 허용하는 배터리측 회수라인(22d)을 포함한다. The
배터리(41)는 그 내부 또는 외부에 배터리 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 배터리 냉각수루프(22)가 배터리(41)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다. The
배터리 리저버(42)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리(41) 및 배터리칠러(45) 사이에 위치할 수 있다. 배터리 리저버(42)는 배터리(41) 및 배터리칠러(45)로부터 회수된 배터리 냉각수를 저장하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 배터리 리저버(42)는 배터리 냉각수를 일시적으로 저장 및 보충하도록 구성됨으로써 배터리 냉각수의 순환 유량을 일정하게 유지할 수 있다. The
배터리펌프(43)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 배터리 냉각수를 강제로 순환시키도록 구성될 수 있고, 이에 배터리 냉각수는 배터리펌프(43)에 의해 배터리칠러(45)의 제2통로(45b), 배터리 리저버(42), 및 배터리(41)의 냉각수통로 사이로 순환할 수 있다. 배터리펌프(43)는 배터리 냉각수루프(22) 상에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 도 1은 배터리펌프(43)가 배터리측 공급라인(22c)에 배치됨을 예시한다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 배터리펌프(43)는 칠러측 공급라인(22a), 칠러측 회수라인(22b), 배터리측 회수라인(22d) 중에서 어느 하나에 배치될 수 있다.The
배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리 냉각수가 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각되고, 배터리칠러(45)에 의해 냉각된 배터리 냉각수가 배터리 리저버(42)를 거쳐 배터리(41)의 냉각수통로를 통과함에 따라 배터리(41)는 배터리 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. The battery coolant passing through the second passage 45b of the
배터리 냉각서브시스템(12)은 별도의 냉각수라인을 통해 배터리(41)의 냉각수통로와 유체적으로 연결된 배터리 라디에이터(미도시)를 포함할 수 있고, 배터리 냉각수는 펌프에 의해 배터리(41)의 냉각수통로 및 배터리 라디에이터 사이를 순환할 수 있다. 배터리 라디에이터는 차량의 전방 그릴에 인접하게 배치될 수 있고, 배터리 라디에이터는 냉각팬에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 배터리 냉각수를 냉각할 수 있으며, 배터리 라디에이터는 외측 열교환기(33)와 인접할 수 있다. 배터리 라디에이터가 배터리 냉각수를 냉각함에 따라, 냉각된 배터리 냉각수가 배터리(41)의 냉각수통로를 통과함에 따라 배터리(41)가 냉각될 수 있다. 이와 같이, 배터리(41)는 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각될 수 있다. The
배터리 냉각서브시스템(12)은 배터리관리시스템(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템은 배터리(41)의 상태를 모니터링하고, 배터리(41)의 온도가 설정온도 이상으로 높아질 경우 배터리(41)의 냉각을 실행하도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템은 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 공조 서브시스템(11)의 작동이 필요하지 않은 경우에는 컨트롤러(100)는 프론트 팽창밸브(61)의 폐쇄 및 리어 팽창밸브(62)의 폐쇄를 제어할 수 있다.The
(히팅 서브시스템)(Heating subsystem)
히팅 서브시스템(50)은 열전달매체인 히터코어 냉각수를 각 히터코어(53, 54)에 공급하고, 히터코어 리저버(51)로 히터코어 냉각수를 회수하도록 구성될 수 있다. The
도 1을 참조하면, 히팅 서브시스템(50)은 히터코어 냉각수를 저장하는 히터코어 리저버(51)와, 각 히터코어(53, 54)의 입구 및 히터코어 리저버(51)를 연결하는 공급도관(55)과, 각 히터코어(53, 54)의 출구 및 히터코어 리저버(51)를 연결하는 회수도관(56)과, 히터코어 냉각수를 순환시키도록 구성된 펌프(57)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
프론트 히터코어(53)는 그 내부에 히터코어 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있다. 프론트 히터코어(53)는 그 입구에 연결된 입구도관(53a)과, 그 출구에 연결된 출구도관(53b)을 포함할 수 있다. 프론트 히터코어(53)의 입구도관(53a)은 공급도관(55)과 직접적으로 연결될 수 있고, 프론트 히터코어(53)의 출구도관(53b)은 회수도관(56)과 직접적으로 연결될 수 있다. The
리어 히터코어(54)는 그 내부에 히터코어 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있다. 리어 히터코어(54)는 그 입구에 연결된 입구도관(54a)과, 그 출구에 연결된 출구도관(54b)을 포함할 수 있다. 리어 히터코어(54)의 입구도관(54a)은 공급도관(55)과 직접적으로 연결될 수 있고, 리어 히터코어(54)의 출구도관(54b)은 회수도관(56)과 직접적으로 연결될 수 있다. The
도 2를 참조하면, 히터코어 리저버(51)는 배터리 리저버(42)의 내부에 수용될 수 있다. 배터리 리저버(42)는 배터리 냉각수(42a)를 저장할 수 있고, 히터코어 리저버(51)는 히터코어 냉각수(51a)를 저장할 수 있다. 배터리 냉각수루프(22)의 칠러측 공급라인(22a), 칠러측 회수라인(22b), 배터리측 공급라인(22c), 및 배터리측 회수라인(22d)이 배터리 리저버(42)에 연결될 수 있다. 히터코어 리저버(51)가 배터리 리저버(42)의 내부에 저장된 배터리 냉각수(42a)에 적어도 부분적으로 잠기도록 구성될 수 있다. 히터코어 열교환기(52)에 의해 가열된 히터코어 냉각수(51a)가 히터코어 리저버(51)에 저장될 때, 히터코어 냉각수(51a)는 배터리 리저버(42)의 배터리 냉각수(42a)와 열교환함으로써 히터코어 냉각수(51a)의 열손실을 최소화할 수 있다. 배터리 냉각수(42a)는 배터리 리저버(42)에서 히터코어 냉각수(51a)에 의해 적정온도로 승온될 수 있으며, 승온된 배터리 냉각수는 배터리(41)를 승온시킬 수 있다. 예컨대, 외기온도가 -15~20℃일 때, 히터코어 냉각수(51a)는 히터코어 열교환기(52)에 의해 60~70℃까지 가열될 수 있고, 배터리 냉각수는 배터리 리저버(42)에서 히터코어 냉각수(51a)로부터 열을 전달받음으로써 20~30℃로 승온될 수 있다. Referring to FIG. 2, the
도 2를 참조하면, 히터코어 리저버(51)는 히터코어 리저버(51)의 상단으로부터 연장된 주입넥(51b, fill neck)과, 주입넥(51b)의 상단에 제공된 캡(51c, cap)을 포함할 수 있다. 주입넥(51b)의 중간부가 배터리 리저버(42)에 고정됨으로써 히터코어 리저버(51)는 배터리 리저버(42)의 중앙에 위치할 수 있고, 이를 통해 히터코어 리저버(51)는 배터리 리저버(42)의 배터리 냉각수(42a)에 적어도 부분적으로 잠길 수 있다. 주입넥(51b)의 상단이 배터리 리저버(42)의 상부로 돌출함으로써 주입넥(51b)의 상단 및 캡(51c)은 배터리 리저버(42)로부터 노출될 수 있고, 이에 히터코어 냉각수의 보충이 용이하다. Referring to FIG. 2, the
공통 승온히터(70)가 히팅 서브시스템(50) 및 배터리 냉각서브시스템(12)에 함께 열적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 이에, 공통 승온히터(70)는 히팅 서브시스템(50)을 순환하는 히터코어 냉각수 및/또는 배터리 냉각서브시스템(12)을 순환하는 배터리 냉각수를 적정온도로 승온시키도록 구성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 공통 승온히터(70)는 히팅 서브시스템(50)의 회수도관(56) 및 배터리 냉각서브시스템(12)의 칠러측 회수라인(22b)에 열적으로 연결될 수 있고, 이를 통해 히터코어 냉각수 및/또는 배터리 냉각수는 적정온도로 승온될 수 있다. The common
2개의 승온히터(71, 72)가 히팅 서브시스템(50) 및 배터리 냉각서브시스템(12)에 개별적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1승온히터(71)가 히팅 서브시스템(50)의 회수도관(56)에 열적으로 연결될 수 있고, 이에 히터코어 냉각수는 제1승온히터(71)에 의해 개별적으로 승온될 수 있다. 제2승온히터(72)가 배터리 냉각서브시스템(12)의 칠러측 회수라인(22b)에 열적으로 연결될 수 있고, 이에 배터리 냉각수는 제2승온히터(72)에 의해 개별적으로 승온될 수 있다. The two
히터코어 열교환기(52)는 공조 서브시스템(11)의 냉매루프(21)와 유체적으로 연결된 제1통로(52a)와, 히팅 서브시스템(50)의 공급도관(55)과 유체적으로 연결된 제2통로(52b)와, 히팅 서브시스템(50)의 회수도관(56)과 유체적으로 연결된 제3통로(52c)를 포함할 수 있다. 압축기(31)에 의해 압축된 냉매가 제1통로(52a)를 통과하고, 히터코어(53, 54)로 공급되는 히터코어 냉각수가 제2통로(52b)를 통과하며, 히터코어(53, 54)로부터 히터코어 리저버(51)로 회수되는 히터코어 냉각수가 제3통로(52c)를 통과할 때, 제2통로(52b) 및 제3통로(52c)를 통과하는 히터코어 냉각수는 냉매에 의해 가열될 수 있다. 특히, 히터코어 냉각수가 히터코어 열교환기(52)의 제2통로(52b)를 통과함에 따라 히터코어 냉각수는 가열될 수 있고, 가열된 히터코어 냉각수가 각 히터코어(53, 54)로 흘러감으로써 히터코어(53, 54)는 프론트 HVAC유닛(130)의 프론트 HVAC하우징 및 리어 HVAC유닛(150)의 리어 HVAC하우징을 통과하는 공기를 가열할 수 있고, 이를 통해 승객실을 난방할 수 있다. The heater
펌프(57)는 히터코어 냉각수를 순환시키도록 히팅 서브시스템(50)에 배치될 수 있다. 도 1을 참조하면, 펌프(57)는 회수도관(56) 상에 배치되어 있다. 본 발명은 이에 한정하지 않고 펌프(57)가 공급도관(55) 사에 배치될 수도 있다. A
히팅 서브시스템(50)은 공급도관(55) 및 회수도관(56)을 연결하는 바이패스도관(58)과, 바이패스도관(58)에 배치된 바이패스밸브(58a)를 더 포함할 수 있다. 바이패스도관(58)은 히터코어 리저버(51) 및 히터코어 열교환기(52) 사이에 배치될 수 있다. 바이패스도관(58)의 입구는 회수도관(56)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 바이패스도관(58)의 입구는 히터코어 리저버(51)의 출구 및 히터코어 열교환기(52)의 제2통로(52b)의 입구 사이의 지점과 연결될 수 있다. 바이패스도관(58)의 출구는 공급도관(55)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 바이패스도관(58)의 출구는 히터코어 리저버(51)의 입구 및 히터코어 열교환기(52)의 제3통로(52c)의 출구 사이의 지점과 연결될 수 있다. 바이패스밸브(58a)가 개방될 때 히터코어 냉각수는 바이패스도관(58)을 통과할 수 있고, 바이패스밸브(58a)가 폐쇄될 때 히터코어 냉각수는 바이패스도관(58)을 통과하지 않는다. The
히팅 서브시스템(50)은 회수도관(56)에 배치된 개폐밸브(59)를 더 포함할 수 있다. 개폐밸브(59)는 바이패스도관(58)의 입구 및 히터코어 리저버(51)의 입구 사이의 지점에 배치될 수 있다. 특히, 개폐밸브(59)는 회수도관(56) 상에서 바이패스도관(58)의 입구의 하류지점에 위치할 수 있다. 개폐밸브(59)가 폐쇄될 때, 히터코어(53, 54)로부터 회수되는 히터코어 냉각수가 히터코어 리저버(51)로 회수되지 않고, 바이패스도관(58)의 입구로 흘러갈 수 있다. The
컨트롤러(100)는 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, 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리펌프(43), 히팅 서브시스템(50)의 펌프(57), 히팅 서브시스템(50)의 바이패스밸브(58a), 히팅 서브시스템(50)의 개폐밸브(59)를 개별적으로 제어하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 공조 서브시스템(11), 히팅 서브시스템(50), 및 배터리 냉각서브시스템(12)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. The
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.The
(공조 서브시스템의 난방모드 및 배터리의 승온모드)(Heating mode of air conditioning subsystem and temperature rising mode of battery)
도 5는 외부온도가 저온(예컨대, -10~0℃)일 때, 공조 서브시스템(11)이 난방모드로 작동하고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12) 및 히팅 서브시스템(50)에 의해 승온되는 것을 도시한 도면이다.5 shows that when the external temperature is low (e.g., -10 to 0° C.), the
압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 히터코어 열교환기(52)를 통과함에 따라 히팅 서브시스템(50)을 순환하는 히터코어 냉각수는 히터코어 열교환기(52)에서 냉매에 의해 가열되고, 냉매는 히터코어 냉각수에 의해 히터코어 열교환기(52)에서 응축될 수 있다. 히터코어 열교환기(52)에 의해 응축된 냉매는 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창되고, 팽창된 냉매는 중간 열교환기(60)에 의해 증발된다. 개폐밸브(38)가 폐쇄되고 스위칭밸브(37)가 제2위치에 위치함(즉, 제1포트(37a)가 제3포트(37c)와 소통함)에 따라 중간 열교환기(60)에 의해 증발된 냉매는 난방측 바이패스도관(28) 및 어큐뮬레이터(35)를 통해 압축기(31)로 흘러들어갈 수 있고, 냉매는 배터리칠러(45), 프론트 증발기(34), 및 리어 증발기(152)로 흘러가지 않는다. As the refrigerant compressed by the
히터코어 열교환기(52)에 의해 가열된 히터코어 냉각수는 펌프(57)에 의해 프론트 히터코어(53) 및 리어 히터코어(54)로 흘러감으로써 프론트 히터코어(53)는 승객실의 전석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있고, 리어 히터코어(54)는 승객실의 후석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있다. 이를 통해 승객실의 전석영역 및 후석영역에 대한 개별적인 난방이 실행될 수 있다. The heater core coolant heated by the heater
히터코어 냉각수가 펌프(57)에 의해 프론트 히터코어(53) 및 리어 히터코어(54)로부터 히터코어 리저버(51)로 회수됨에 따라 히터코어 냉각수는 배터리 리저버(42)에 저장된 배터리 냉각수로 열을 전달할 수 있고, 이에 배터리 냉각수의 온도가 승온될 수 있다. 승온된 배터리 냉각수가 배터리펌프(43)에 의해 배터리(41)의 냉각수통로를 통과함에 따라 배터리(41)는 승온될 수 있다. As the heater core coolant is recovered from the
(공조 서브시스템의 정지 및 배터리의 승온모드)(Stop of air conditioning subsystem and temperature increase mode of battery)
도 6은 외부온도가 저온(예컨대, -10~0℃)일 때, 공조 서브시스템(11)의 압축기가 정지하고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12)에 의해 승온되는 것을 도시한 도면이다.Figure 6 shows that when the external temperature is low (e.g., -10 to 0°C), the compressor of the
압축기(31)가 정지됨으로써 냉매는 냉매루프(21)를 순환하지 않고, 배터리펌프(43)가 작동함에 따라 배터리 냉각수는 배터리(41)의 냉각수통로를 통과함에 따라 배터리(41)는 승온될 수 있다. 배터리 리저버(42)에 저장된 배터리 냉각수의 온도가 상대적으로 낮을 경우에는 배터리 냉각수는 공통 승온히터(70, 도 3 참조) 또는 제2승온히터(72, 도 4 참조)에 의해 승온될 수 있고, 승온된 배터리 냉각수가 배터리(41)의 냉각수통로를 통과함에 따라 배터리(41)는 승온될 수 있다. As the
(공조 서브시스템의 난방모드 및 배터리의 냉각모드)(Heating mode of air conditioning subsystem and cooling mode of battery)
도 7은 외부온도가 저온(예컨대, -10~0℃)일 때, 공조 서브시스템(11)이 난방모드로 작동하고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터(미도시)에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.7 shows that when the external temperature is low (e.g., -10 to 0° C.), the
압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 히터코어 열교환기(52)를 통과함에 따라 히팅 서브시스템(50)을 순환하는 히터코어 냉각수는 히터코어 열교환기(52)에서 냉매에 의해 가열되고, 냉매는 히터코어 냉각수에 의해 히터코어 열교환기(52)에서 응축될 수 있다. 히터코어 열교환기(52)에 의해 가열된 히터코어 냉각수는 프론트 히터코어(53) 및 리어 히터코어(54)로 흘러감으로써 프론트 히터코어(53)는 승객실의 전석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있고, 리어 히터코어(54)는 승객실의 후석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있다. 이를 통해 승객실의 전석영역 및 후석영역에 대한 개별적인 난방이 실행될 수 있다. As the refrigerant compressed by the
히터코어 열교환기(52)에 의해 응축된 냉매는 난방측 팽창밸브(63)에 의해 팽창되고, 팽창된 냉매는 중간 열교환기(60)에 의해 증발된다. 개폐밸브(38)가 폐쇄되고 스위칭밸브(37)가 제3위치에 위치함(즉, 제1포트(37a)가 제2포트(37b) 및 제3포트(37c)와 소통함)에 따라 중간 열교환기(60)로부터 배출된 냉매의 일부는 외측 열교환기(33)를 향해 흘러갈 수 있고, 중간 열교환기(60)로부터 배출된 냉매의 나머지는 난방측 바이패스도관(28)을 통해 압축기(31)를 향해 흘러갈 수 있다. The refrigerant condensed by the heater core heat exchanger (52) is expanded by the heating side expansion valve (63), and the expanded refrigerant is evaporated by the intermediate heat exchanger (60). The switching
외측 열교환기(33)를 통과하는 냉매는 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과할 수 있고, 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리 냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각될 수 있다. 또한, 배터리 냉각수는 배터리 라디에이터(미도시)에 의해 냉각될 수 있다. 이와 같이, 배터리 냉각수가 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되고, 냉각된 배터리 냉각수가 배터리펌프(43)에 의해 배터리칠러(45)로부터 배터리(41)의 냉각수통로로 흘러들어감에 따라 배터리(41)는 배터리 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.The refrigerant passing through the
히팅 서브시스템(50)의 바이패스밸브(58a)가 개방되고, 히팅 서브시스템(50)의 개폐밸브(59)가 폐쇄됨에 따라 히터코어 냉각수는 히터코어 리저버(51)로 회수되지 않고 히터코어 냉각수는 바이패스도관(58)을 통해 히터코어 열교환기(52), 프론트 히터코어(53), 및 리어 히터코어(54) 사이를 순환할 수 있다. As the
(히팅 서브시스템의 정지 및 배터리의 냉각)(Stopping of the heating subsystem and cooling of the battery)
도 8은 외부온도가 저온(예컨대, -10~0℃)일 때, 히팅 서브시스템(50)의 펌프가 정지되고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터(미도시)에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.Figure 8 shows that when the external temperature is low (e.g., -10 to 0°C), the pump of the
히팅 서브시스템(50)의 펌프(57)가 정지됨에 따라 히터코어 냉각수는 히터코어 리저버(51), 히터코어 열교환기(52), 프론트 히터코어(53), 및 리어 히터코어(54) 사이를 순환하지 않는다. As the
개폐밸브(38)가 폐쇄되고 스위칭밸브(37)가 제1위치에 위치함(즉, 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통함)에 따라 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 히터코어 열교환기(52) 및 난방측 팽창밸브(63)를 통해 외측 열교환기(33)를 통과함에 따라 외기에 의해 응축되고, 응축된 냉매는 칠러측 팽창밸브(64)에 의해 팽창되며, 팽창된 냉매는 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과한다. 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리 냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각된다. 또한, 배터리 냉각수는 배터리 라디에이터(미도시)에 의해 냉각될 수 있다. 이와 같이, 배터리 냉각수가 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되고, 냉각된 배터리 냉각수가 배터리펌프(43)에 의해 배터리칠러(45)로부터 배터리(41)의 냉각수통로로 흘러들어감에 따라 배터리(41)는 배터리 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.As the on-off
(공조 서브시스템의 혼합모드 및 배터리의 승온모드)(Mixed mode of air conditioning subsystem and temperature increase mode of battery)
도 9는 외부온도가 상온(예컨대, 0~20℃)일 때, 공조 서브시스템(11)이 혼합모드로 작동하고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12) 및 히팅 서브시스템(50)에 의해 승온되는 것을 도시한 도면이다.9 shows that when the external temperature is room temperature (e.g., 0 to 20° C.), the
압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 히터코어 열교환기(52)를 통과함에 따라 히팅 서브시스템(50)을 순환하는 히터코어 냉각수는 히터코어 열교환기(52)에서 냉매에 의해 가열되고, 냉매는 히터코어 냉각수에 의해 히터코어 열교환기(52)에서 응축될 수 있다. As the refrigerant compressed by the
개폐밸브(38)가 개방되고 스위칭밸브(37)가 제1위치에 위치함(즉, 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통함)에 따라 히터코어 열교환기(52)에 의해 응축된 냉매는 히터코어 열교환기(52) 및 난방측 팽창밸브(63)를 통해 외측 열교환기(33)를 통과함에 따라 외기에 의해 응축되고, 응축된 냉매는 프론트 증발기(34) 및 리어 증발기(152)로 분배될 수 있다. 프론트 증발기(34)가 승객실의 전석영역으로 흘러가는 공기를 냉각하고, 리어 증발기(152)가 승객실의 후석영역으로 흘러가는 공기를 냉각한다. 히터코어 열교환기(52)에 의해 가열된 히터코어 냉각수는 프론트 히터코어(53) 및 리어 히터코어(54)로 흘러감으로써 프론트 히터코어(53)는 승객실의 전석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있고, 리어 히터코어(54)는 승객실의 후석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)의 에어믹싱도어의 위치가 가변됨에 따라 프론트 증발기(34)에 의해 냉각된 공기의 유량 및 프론트 히터코어(53)에 의해 가열된 공기의 유량이 일정 비율로 혼합될 수 있고, 혼합된 공기가 승객실의 전석영역으로 흘러갈 수 있다. 리어 HVAC유닛(150)의 에어믹싱도어의 위치가 가변됨에 따라 리어 증발기(152)에 의해 냉각된 공기의 유량 및 리어 히터코어(54)에 의해 가열된 공기의 유량이 일정비율로 혼합될 수 있고, 혼합된 공기가 승객실의 후석영역으로 흘러갈 수 있다. As the on-off
히터코어 냉각수가 펌프(57)에 의해 프론트 히터코어(53) 및 리어 히터코어(54)로부터 히터코어 리저버(51)로 회수됨에 따라 히터코어 냉각수는 배터리 리저버(42)에 저장된 배터리 냉각수로 열을 전달할 수 있고, 이에 배터리 냉각수는 히터코어 냉각수에 의해 승온될 수 있다. 승온된 배터리 냉각수가 배터리펌프(43)에 의해 배터리(41)의 냉각수통로를 통과함에 따라 배터리(41)는 승온될 수 있다. As the heater core coolant is recovered from the
(공조 서브시스템의 혼합모드 및 배터리의 냉각모드)(Mixed mode of air conditioning subsystem and cooling mode of battery)
도 10은 외부온도가 상온(예컨대, 0~20℃)일 때, 공조 서브시스템(11)이 혼합모드로 작동하고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.10 shows that when the external temperature is room temperature (e.g., 0 to 20° C.), the
압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 히터코어 열교환기(52)를 통과함에 따라 히팅 서브시스템(50)을 순환하는 히터코어 냉각수는 히터코어 열교환기(52)에서 냉매에 의해 가열되고, 냉매는 히터코어 냉각수에 의해 히터코어 열교환기(52)에서 응축될 수 있다. As the refrigerant compressed by the
개폐밸브(38)가 개방되고 스위칭밸브(37)가 제1위치에 위치함(즉, 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통함)에 따라 히터코어 열교환기(52)에 의해 응축된 냉매는 히터코어 열교환기(52) 및 난방측 팽창밸브(63)를 통해 외측 열교환기(33)를 통과함에 따라 외기에 의해 응축되고, 응축된 냉매는 프론트 증발기(34) 및 리어 증발기(152)로 분배될 수 있다. 프론트 증발기(34)가 승객실의 전석영역으로 흘러가는 공기를 냉각하고, 리어 증발기(152)가 승객실의 후석영역으로 흘러가는 공기를 냉각한다. 히터코어 열교환기(52)에 의해 가열된 히터코어 냉각수는 프론트 히터코어(53) 및 리어 히터코어(54)로 흘러감으로써 프론트 히터코어(53)는 승객실의 전석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있고, 리어 히터코어(54)는 승객실의 후석영역으로 흘러가는 공기를 가열할 수 있다. 프론트 HVAC유닛(130)의 에어믹싱도어의 위치가 가변됨에 따라 프론트 증발기(34)에 의해 냉각된 공기의 유량 및 프론트 히터코어(53)에 의해 가열된 공기의 유량이 일정 비율로 혼합될 수 있고, 혼합된 공기가 승객실의 전석영역으로 흘러갈 수 있다. 리어 HVAC유닛(150)의 에어믹싱도어의 위치가 가변됨에 따라 리어 증발기(152)에 의해 냉각된 공기의 유량 및 리어 히터코어(54)에 의해 가열된 공기의 유량이 일정비율로 혼합될 수 있고, 혼합된 공기가 승객실의 후석영역으로 흘러갈 수 있다. As the on-off
히팅 서브시스템(50)의 바이패스밸브(58a)가 개방되고, 히팅 서브시스템(50)의 개폐밸브(59)가 폐쇄됨에 따라 히터코어 냉각수는 히터코어 리저버(51)로 회수되지 않고 히터코어 냉각수는 바이패스도관(58)을 통해 히터코어 열교환기(52), 프론트 히터코어(53), 및 리어 히터코어(54) 사이를 순환할 수 있다. As the
외측 열교환기(33)를 통과하는 냉매의 일부가 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과할 수 있다. 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리 냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각될 수 있다. 또한, 배터리 냉각수는 배터리 라디에이터(미도시)에 의해 냉각될 수 있다. 이와 같이, 배터리 냉각수가 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되고, 냉각된 배터리 냉각수가 배터리펌프(43)에 의해 배터리칠러(45)로부터 배터리(41)의 냉각수통로로 흘러들어감에 따라 배터리(41)는 배터리 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.A portion of the refrigerant passing through the
(히팅 서브시스템의 정지 및 배터리의 냉각모드)(Heating subsystem stop and battery cooling mode)
도 11은 외부온도가 상온(예컨대, 0~20℃) 또는 고온(예컨대, 20~50℃)일 때, 히팅 서브시스템(50)의 펌프(57)가 정지되고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.11 shows that when the external temperature is room temperature (e.g., 0 to 20° C.) or high temperature (e.g., 20 to 50° C.), the
히팅 서브시스템(50)의 펌프(57)가 정지됨에 따라 히터코어 냉각수는 히터코어 리저버(51), 히터코어 열교환기(52), 프론트 히터코어(53), 및 리어 히터코어(54) 사이를 순환하지 않는다. As the
개폐밸브(38)가 폐쇄되고 스위칭밸브(37)가 제1위치에 위치함(즉, 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통함)에 따라 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 히터코어 열교환기(52) 및 난방측 팽창밸브(63)를 통해 외측 열교환기(33)를 통과함에 따라 외기에 의해 응축되고, 응축된 냉매는 칠러측 팽창밸브(64)에 의해 팽창되며, 팽창된 냉매는 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과한다. 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리 냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각된다. 또한, 배터리 냉각수는 배터리 라디에이터(미도시)에 의해 냉각될 수 있다. 이와 같이, 배터리 냉각수가 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되고, 냉각된 배터리 냉각수가 배터리펌프(43)에 의해 배터리칠러(45)로부터 배터리(41)의 냉각수통로로 흘러들어감에 따라 배터리(41)는 배터리 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.As the on-off
(공조 서브시스템의 냉방모드 및 배터리의 냉각모드)(Cooling mode of air conditioning subsystem and cooling mode of battery)
도 12는 외부온도가 고온(예컨대, 20~50℃)일 때, 공조 서브시스템(11)이 난방모드로 작동하고, 배터리(41)가 배터리 냉각서브시스템(12)의 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되는 것을 도시한 도면이다.12 shows that when the external temperature is high (e.g., 20 to 50° C.), the
히팅 서브시스템(50)의 펌프(57)가 정지됨에 따라 히터코어 냉각수는 히터코어 리저버(51), 히터코어 열교환기(52), 프론트 히터코어(53), 및 리어 히터코어(54) 사이를 순환하지 않는다. As the
개폐밸브(38)가 개방되고 스위칭밸브(37)가 제1위치에 위치함(즉, 제1포트(37a)가 제2포트(37b)와 소통함)에 따라 압축기(31)에 의해 압축된 냉매는 히터코어 열교환기(52) 및 난방측 팽창밸브(63)를 통해 외측 열교환기(33)를 통과함에 따라 외기에 의해 응축되고, 응축된 냉매는 프론트 증발기(34) 및 리어 증발기(152)로 분배될 수 있다. 프론트 증발기(34)가 승객실의 전석영역으로 흘러가는 공기를 냉각할 수 있고, 리어 증발기(152)가 승객실의 후석영역으로 흘러가는 공기를 냉각할 수 있다. 이를 통해 승객실의 전석영역 및 후석영역에 대한 개별적인 냉방이 실행될 수 있다. As the on-off
외측 열교환기(33)로부터 배출된 냉매는 칠러측 팽창밸브(64)에 의해 팽창되며, 팽창된 냉매는 배터리칠러(45)의 제1통로(45a)를 통과한다. 배터리칠러(45)의 제2통로(45b)를 통과하는 배터리 냉각수는 제1통로(45a)를 통과하는 냉매에 의해 냉각된다. 또한, 배터리 냉각수는 배터리 라디에이터(미도시)에 의해 냉각될 수 있다. 이와 같이, 배터리 냉각수가 배터리칠러(45) 및/또는 배터리 라디에이터에 의해 냉각되고, 냉각된 배터리 냉각수가 배터리펌프(43)에 의해 배터리칠러(45)로부터 배터리(41)의 냉각수통로로 흘러들어감에 따라 배터리(41)는 배터리 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.The refrigerant discharged from the external heat exchanger (33) is expanded by the chiller-side expansion valve (64), and the expanded refrigerant passes through the first passage (45a) of the battery chiller (45). The battery coolant passing through the second passage 45b of the
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. The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
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.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
11: 공조 서브시스템
12: 배터리냉각시스템
21: 냉매루프
22: 배터리 냉각수루프
22a: 칠러측 공급라인
22b: 칠러측 회수라인
22c: 배터리측 공급라인
22d: 배터리측 회수라인
24: 리어 열결도관
25: 분배도관
27: 제습측 바이패스도관
28: 난방측 바이패스도관
31: 압축기
33: 외측 열교환기
34: 프론트 증발기
35: 어큐뮬레이터
37: 스위칭밸브
38: 개폐밸브
41: 배터리
42: 배터리 리저버
43; 배터리펌프
45: 배터리칠러
50: 히팅 서브시스템
51: 히터코어 리저버
52: 히터코어 열교환기
53: 프론트 히터코어
54: 리어 히터코어
60: 중간 열교환기
61: 프론트 팽창밸브
62: 리어 팽창밸브
63: 난방측 팽창밸브
64: 칠러측 팽창밸브
130: 프론트 HVAC유닛
150: 리어 HVAC유닛
152: 리어 증발기11: Air conditioning subsystem 12: Battery cooling system
21: refrigerant loop 22: battery coolant loop
22a: Chiller
22c: Battery
24: rear thermal conduit 25: distribution conduit
27: Dehumidifying side bypass conduit 28: Heating side bypass conduit
31: Compressor 33: External heat exchanger
34: front evaporator 35: accumulator
37: switching valve 38: opening/closing valve
41: Battery 42: Battery reservoir
43; Battery pump 45: Battery chiller
50: Heating subsystem 51: Heater core reservoir
52: heater core heat exchanger 53: front heater core
54: Rear heater core 60: Middle heat exchanger
61: Front expansion valve 62: Rear expansion valve
63: Heating side expansion valve 64: Chiller side expansion valve
130: Front HVAC unit 150: Rear HVAC unit
152: Rear evaporator
Claims (12)
배터리와 열적으로 연결된 배터리 냉각서브시스템; 및
히터코어 냉각수를 저장하는 히터코어 리저버와, 상기 히터코어 리저버의 출구 및 상기 히터코어의 입구를 연결하는 공급도관과, 상기 히터코어 리저버의 입구 및 상기 히터코어의 출구를 연결하는 회수도관과, 히터코어 냉각수를 순환시키도록 구성된 펌프를 포함한 히팅 서브시스템;을 포함하고,
상기 공급도관 및 상기 회수도관은 상기 히터코어 열교환기에 열적으로 연결되도록 구성된 차량 열관리시스템.
An air conditioning subsystem including a refrigerant loop configured to circulate a refrigerant, a compressor for compressing the refrigerant, a heater core heat exchanger disposed downstream of the compressor, an evaporator for evaporating the refrigerant, and a heater core spaced apart from the evaporator;
a battery cooling subsystem thermally connected to the battery; and
A heater core reservoir that stores heater core coolant, a supply conduit connecting the outlet of the heater core reservoir and the inlet of the heater core, a recovery conduit connecting the inlet of the heater core reservoir and the outlet of the heater core, and a heater. A heating subsystem including a pump configured to circulate core coolant,
The vehicle thermal management system is configured such that the supply conduit and the return conduit are thermally connected to the heater core heat exchanger.
상기 히터코어 열교환기는 상기 압축기로부터 배출된 냉매에 의해 히터코어 냉각수를 가열하도록 구성된 차량 열관리시스템.
In claim 1,
The heater core heat exchanger is a vehicle thermal management system configured to heat the heater core coolant by the refrigerant discharged from the compressor.
상기 히터코어 열교환기는 상기 공조 서브시스템의 냉매루프와 유체적으로 연결된 제1통로와, 상기 공급도관과 유체적으로 연결된 제2통로와, 상기 회수도관과 유체적으로 연결된 제3통로를 포함하는 차량 열관리시스템.
In claim 1,
The heater core heat exchanger includes a first passage fluidly connected to the refrigerant loop of the air conditioning subsystem, a second passage fluidly connected to the supply conduit, and a third passage fluidly connected to the recovery conduit. Thermal management system.
상기 배터리 냉각서브시스템은 배터리 냉각수를 저장하는 배터리 리저버를 포함하고,
상기 히터코어 리저버는 상기 배터리 리저버 내에 수용되도록 구성된 차량 열관리시스템.
In claim 1,
The battery cooling subsystem includes a battery reservoir that stores battery coolant,
A vehicle thermal management system wherein the heater core reservoir is configured to be accommodated within the battery reservoir.
상기 히터코어 리저버는 상기 배터리 리저버의 중앙에 위치하도록 구성된 차량 열관리시스템.
In claim 4,
A vehicle thermal management system in which the heater core reservoir is configured to be located in the center of the battery reservoir.
상기 히터코어 리저버는 상기 히터코어 리저버의 상단으로부터 연장된 주입넥과, 상기 주입넥의 상단에 제공된 캡을 포함하고,
상기 주입넥이 상기 배터리 리저버에 고정되는 차량 열관리시스템.
In claim 5,
The heater core reservoir includes an injection neck extending from the top of the heater core reservoir, and a cap provided at the top of the injection neck,
A vehicle thermal management system in which the injection neck is fixed to the battery reservoir.
상기 히팅 서브시스템은 상기 공급도관 및 상기 회수도관을 연결하는 바이패스도관과, 상기 바이패스도관에 배치된 바이패스밸브를 더 포함하는 차량 열관리시스템.
In claim 1,
The heating subsystem further includes a bypass conduit connecting the supply conduit and the recovery conduit, and a bypass valve disposed in the bypass conduit.
상기 바이패스도관은 상기 히터코어 리저버 및 상기 히터코어 열교환기 사이에 배치되고,
상기 바이패스도관의 입구는 회수도관과 연결되며, 상기 바이패스도관의 출구는 상기 공급도관과 연결되는 차량 열관리시스템.
In claim 7,
The bypass conduit is disposed between the heater core reservoir and the heater core heat exchanger,
A vehicle thermal management system wherein the inlet of the bypass conduit is connected to the recovery conduit, and the outlet of the bypass conduit is connected to the supply conduit.
상기 히팅 서브시스템은 상기 회수도관에 배치된 개폐밸브를 더 포함하고,
상기 개폐밸브는 상기 바이패스도관의 입구 및 상기 히터코어 리저버의 입구 사이의 지점에 배치된 차량 열관리시스템.In claim 7,
The heating subsystem further includes an opening/closing valve disposed in the recovery conduit,
The on-off valve is a vehicle thermal management system disposed at a point between the inlet of the bypass conduit and the inlet of the heater core reservoir.
상기 히팅 서브시스템 및 상기 배터리 냉각서브시스템에 열적으로 연결된 공통 승온히터를 더 포함하는 차량 열관리시스템.
In claim 1,
A vehicle thermal management system further comprising a common temperature increase heater thermally connected to the heating subsystem and the battery cooling subsystem.
상기 히팅 서브시스템에 연결된 제1승온히터와, 상기 배터리 냉각서브시스템에 연결된 제2승온히터를 더 포함하는 차량 열관리시스템.
In claim 1,
A vehicle thermal management system further comprising a first temperature increase heater connected to the heating subsystem and a second temperature increase heater connected to the battery cooling subsystem.
상기 공조 서브시스템은 상기 배터리 냉각서브시스템에 열적으로 연결된 배터리칠러를 포함하고,
상기 배터리칠러는 상기 배터리 리저버에 유체적으로 연결되고,
상기 배터리 냉각서브시스템은, 배터리 냉각수가 상기 배터리 리저버로부터 상기 배터리칠러로 공급됨을 허용하는 칠러측 공급라인과, 배터리 냉각수가 상기 배터리칠러로부터 배터리 리저버로 회수됨을 허용하는 칠러측 회수라인을 포함하는 차량 열관리시스템. In claim 4,
The air conditioning subsystem includes a battery chiller thermally connected to the battery cooling subsystem,
The battery chiller is fluidly connected to the battery reservoir,
The battery cooling subsystem includes a chiller-side supply line that allows battery coolant to be supplied from the battery reservoir to the battery chiller, and a chiller-side recovery line that allows battery coolant to be returned from the battery chiller to the battery reservoir. Thermal management system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020220113016A KR20240034001A (en) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | Vehicular thermal management system |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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-
2022
- 2022-09-06 KR KR1020220113016A patent/KR20240034001A/en unknown
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