KR20240062367A

KR20240062367A - 차량용 냉난방 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20240062367A
Application number: KR1020220142855A
Authority: KR
Inventors: 박상수
Original assignee: 주식회사 두원공조
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2024-05-09

Abstract

본 발명은 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기; 상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난봉모드 시 차량 실내를 난방시키는 실내콘덴서; 상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서; 상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 증발기와 제5유로와 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매, 상기 제3유로에서 분기되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 열교환된 냉매, 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로에서 분기된 후 상기 제1분기유로와 연결되는 연결유로를 통해 상기 실외콘덴서에서 열교환된 냉매가 공급되며, 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 분리된 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 바이패스유로 상에 구비되어, 냉방 배터리협조모드 시 배터리 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 배터리칠러; 상기 제2유로 상, 상기 제4유로 상, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분리되어 상기 제3유로와 연결되는 제2분기유로 상에서 상기 제4유로와 연결되는 제습유로가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 감압, 상기 바이패스유로 및 상기 제2분기유로로 이동되는 냉매를 감압하면서 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 팽창밸브부; 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환, 상기 제4유로로 이동되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부; 상기 차량 실내의 온도를 측정 및 상기 압축기에 구비되어 상기 압축기의 회전속도를 측정하는 센서부; 및 상기 팽창밸브부, 상기 개폐밸브부, 및 상기 센서부와 연결되며 상기 센서부가 측정한 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부와 상기 개폐밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.

Description

차량용 냉난방 시스템 및 그 제어방법{Vehicle heating and cooling system and its control method}

본 발명은 차량용 냉난방 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수냉식콘덴서에서 냉각수와 열교환된 냉각수 및 실외콘덴서에서 외부 공기와 열교환된 냉매를 이용하여 차량의 냉난방을 실시하는 차량용 냉난방 시스템 및 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 시 제1난방모드와 제2난방모드로 변환하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법에 관한 것이다.

한국 공개특허 제2022-0068374호에 기재된 배경기술을 참조하면, 차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨대 2개의 열교환기(즉, 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기)와, 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 역할을 하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 역할을 하게 된다.

도 1은 병렬 히트펌프 시스템의 냉방모드 시의 회로도이고, 도 2는 병렬 히트펌프 시스템의 난방모드 시의 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 컴프레서(10)에서 냉매를 압축하여 고온고압의 냉매가 토출되며 응축기에서 냉매를 응축하여 솔레노이드팽창밸브(20)에서 교축작용을 통해 저압저온 냉매를 증발기에서 흡입하여 증발시킨다. 병렬 냉방모드 시 응축기의 역할을 3개의 부품[실내콘덴서(30), 수냉식콘덴서(40), 공냉콘덴서(50)]이 실시하며, 증발기의 역할을 1개의 부품[에바(60)]이 실시한다. 병렬 난방모드 시 응축기의 역할은 1개의 부품[실내콘덴서(30)]이 실시하며, 증발기의 역할은 2개의 부품[수냉식콘덴서(40), 공냉콘덴서(50)]이 실시한다.

그러나, 병렬 난방모드 시 증발기 역할을 하는 부품이 1개소 증대에 따른 유로 면적 증대로 인해 전동컴프레서의 저속 RPM 영역에서 난방성능 부족 및 시스템 압력의 미형성 현상이 발생하고, 차량의 실내 목표 난방 성능 도달 시 오토제어를 통한 RPM 저감 및 소모전력 감소가 어려운 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 저외기온(-30℃ ~ 10℃) 영역에서 난방모드 시에 차량 실내의 온도가 설정온도 도달 시 소모전력 축소를 위해 오토제어를 통한 압축기의 회전수를 저감시킬 수 있도록 하는 차량용 냉난방 시스템 및 난방모드 시 제1난방모드와 제2난방모드로 변환하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기; 상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난봉모드 시 차량 실내를 난방시키는 실내콘덴서; 상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서; 상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 증발기와 제5유로와 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매, 상기 제3유로에서 분기되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 열교환된 냉매, 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로에서 분기된 후 상기 제1분기유로와 연결되는 연결유로를 통해 상기 실외콘덴서에서 열교환된 냉매가 공급되며, 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 분리된 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 바이패스유로 상에 구비되어, 냉방 배터리협조모드 시 배터리 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 배터리칠러; 상기 제2유로 상, 상기 제4유로 상, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분리되어 상기 제3유로와 연결되는 제2분기유로 상에서 상기 제4유로와 연결되는 제습유로가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 감압, 상기 바이패스유로 및 상기 제2분기유로로 이동되는 냉매를 감압하면서 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 팽창밸브부; 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환, 상기 제4유로로 이동되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부; 상기 차량 실내의 온도를 측정 및 상기 압축기에 구비되어 상기 압축기의 회전속도를 측정하는 센서부; 및 상기 팽창밸브부, 상기 개폐밸브부, 및 상기 센서부와 연결되며 상기 센서부가 측정한 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부와 상기 개폐밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 팽창밸브부는 상기 제2유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점과 상기 수냉식콘덴서의 사이에 구비되며 난방모드 내지 제2난방모드 시 상기 수냉식콘덴서로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 제4유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로를 통해 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브와, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되며, 난방제습모드 시 상기 제습유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제3전자식팽창밸브를 포함할 수 있다.

상기 제2전자식팽창밸브와 상기 제3전자식팽창밸브는 3웨이밸브가 사용될 수 있으며, 상기 제2전자식팽창밸브와 상기 제3전자식팽창밸브의 내부에 구비되는 볼에는 냉매가 주입되는 주입구와, 상기 주입구로 주입된 냉매가 토출되는 토출구가 형성될 수 있고, 상기 토출구의 일측면에는 토출되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 토출슬릿이 형성될 수 있다.

상기 주입구와 상기 토출구는 서로 연통되며 서로 직각되게 배치될 수 있고, 상기 토출구의 일측면과 타측면은 서로 다른 길이를 가질 수 있으며, 상기 토출슬릿이 형성되는 일측면의 길이(L1)는 타측면의 길이(L2) 보다 작을 수 있다.

상기 개폐밸브부는 상기 어큐뮬레이터와 연결되는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 제1개폐밸브와, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되어 상기 제4유로로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하는 제2개폐밸브를 포함할 수 있으며, 상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용될 수 있고, 상기 제2개폐밸브는 체크밸브가 사용될 수 있다.

냉방모드 시, 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 실외콘덴서 방향으로 완전 개방될 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫힐 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있다.

난방제습모드 시, 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출슬릿이 상기 증발기 측으로 개방 또는 토출구가 상기 증발기 측으로 부분 개방되어 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫힐 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열릴 수 있다.

냉방 배터리협조모드 시, 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 실외콘덴서 방향으로 완전 개방될 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출슬릿이 상기 배터리칠러 측으로 개방 또는 토출구가 상기 배터리칠러 측으로 부분 개방되어 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있다.

사용자가 차량의 실내온도를 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)로 난방하기 위한 난방모드 시, 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출슬릿이 상기 증발기 측으로 개방 또는 토출구가 상기 증발기 측으로 부분 개방되어 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 연결유로 방향으로 완전 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫힐 수 있다.

상기 난방모드 시 상기 센서부가 측정한 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃에 도달 시에 상기 압축기의 토출압력이 12kgf/㎠ 이하이면 상기 난방모드는 제1난방모드로 전환될 수 있고, 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃에 도달 시에 상기 압축기의 토출압력이 10kgf/㎠ 이하이면 상기 제1난방모드는 제2난방모드로 전환될 수 있다.

제1난방모드 시, 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫힐 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 연결유로 방향으로 완전 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫힐 수 있다.

제2난방모드 시, 상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫힐 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫힐 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫힐 수 있다.

또한, 본 발명은 냉매가 순환하며 압축기, 실내콘덴서, 수냉식콘덴서, 실외콘덴서, 증발기, 어큐뮬레이터, 배터리칠러를 포함하는 냉매순환라인과, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 상기 냉매순환라인 상으로 이동되는 냉매를 감압하여 팽창시키면서 상기 냉매순환라인을 선택적으로 개폐하는 팽창밸브부와, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 상기 냉매순환라인으로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환 및 이동되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부와, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 차량의 실내 온도를 측정 및 상기 압축기의 회전속도를 측정하는 센서부와, 상기 압축기, 팽창밸브부, 상기 개폐밸브부 및 상기 센서부와 연결되며 상기 센서부가 측정한 차량의 실내 온도 토대로 상기 압축기와 팽창밸브부 및 상기 개폐밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 사용자가 난방모드를 동작 시 상기 압축기와 상기 팽창밸브부 및 상기 개폐밸브부의 동작을 제어하여 난방모드를 제1난방모드 및 제2난방모드로 전환하는 차량용 냉난방 시스템의 난방 제어 로직에 있어서, 사용자가 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃) 이하일 때 난방모드를 동작시키는 난방모드 작동 단계와, 난방모드 작동 시 상기 센서부가 측정한 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시에 상기 압축기의 토출압력이 12kgf/㎠ 이하 시 상기 압축기의 회전수를 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브를 닫고 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브를 상기 실외콘덴서 방향으로 전환하는 제1난방모드 전환 단계와, 제1난방모드 동작 시 상기 센서부가 측정하는 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시 상기 압축기의 토출압력이 10kgf/㎠ 이하 시 상기 압축기의 회전수를 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브를 닫고 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브를 상기 어큐뮬레이터 방향으로 전환하는 제2난방모드 전환 단계를 포함하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법을 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 저외기온(-30℃ ~ 10℃) 영역에서 난방모드 시에 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시에 오토제어를 통한 난방모드를 세부적으로 제1난방모드와 제2난방모드로 순차적으로 변경하여 압축기의 회전수를 순차적으로 저감시켜 소모전력을 감소시킬 수 있다.

도 1은 종래의 병렬 히트펌프 시스템의 냉방모드 시의 회로도이다.
도 2는 종래의 병렬 히트펌프 시스템의 난방모드 시의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방제습모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방 배터리협조모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 제1난방모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 도 3에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 제2난방모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 도 4에 도시된 냉방모드 시 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브의 개폐상태 및 제2전자식팽창밸브를 통한 냉매의 흐름상태를 도시한 도면이다.
도 11은 도 6에 도시된 냉방 배터리협조모드 시 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브의 개폐상태 및 제2전자식팽창밸브를 통한 냉매의 흐름상태를 도시한 도면이다.
도 12는 도 7 및 도 8에 도시된 난방모드 및 제1난방모드 시 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브를 통한 냉매의 흐름상태를 도시한 도면이다.
도 13은 도 9에 도시된 제2난방모드 시 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브를 통한 냉매의 흐름상태를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템의 제어방법의 순서를 도시한 순서도이다.
도 15는 난방모드 시 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시 압축기의 토출압력에 따른 난방모드의 전환상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 압축기(1100)와, 실내콘덴서(1200)와, 수냉식콘덴서(1300)와, 실외콘덴서(1400)와, 증발기(1500)와, 어큐뮬레이터(1600)와, 배터리칠러(1700)와, 팽창밸브부(1800)와, 개폐밸브부(1900)와, 센서부(2000)와, 제어부(2100)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 냉매가 순환하는 냉매순환라인 상에는 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)와, 수냉식콘덴서(1300)와, 실외콘덴서(1400)와, 증발기(1500)가 연결되며, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.

상기 압축기(1100)는 냉매가 유동하는 유로와 연결된 입력을 통해 냉매를 인입하여 압축한 후, 압축된 냉매를 출력단을 통해 유로로 토출하는데, 이때 토출되는 냉매는 고온고압의 냉매(냉매가스; 기체)로 토출된다.

상기 압축기(1100)의 출력단은 제1유로(R1)와 연결되고, 상기 제1유로(R1)를 통해 실내콘덴서(1200)의 입력단과 상기 압축기(1100)의 출력단이 연결되어, 상기 압축기(1100)에서 압축된 고온고압의 냉매(기체)를 상기 실내콘덴서(1200)로 출력한다.

상기 실내콘덴서(1200)는 공조케이스(미도시) 내에 구비되며, 상기 실내콘덴서(1200)는 상기 압축기(1100)에서 토출되는 고온고압의 냉매(기체)를 제1유로(R1)를 통해 인입한다. 상기 실내콘덴서(1200)가 공조케이스(미도시)를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환을 통해 내부를 유동하는 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다.

상기 공조케이스(미도시)의 내부에는 상기 실내콘덴서(1200)와 인접하게 PTC히터(미도시)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 PTC히터(미도시)는 부족한 난방열원을 공급하는 역할을 한다.

상기 공조케이스(미도시)의 구조 및 공조케이스(미도시)가 공기를 인입한 후 열교환된 공기를 차량의 실내로 공급하여 난방이 이루어지도록 하는 과정은 공지된 기술인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 실내콘덴서(1200)의 출력단은 제2유로(R2)와 연결되고, 상기 제2유로(R2)는 수냉식콘덴서(1300)와 연결된다. 상기 수냉식콘덴서(1300)는 상기 제2유로(R2)를 통해 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수라인(미도시)으로 유동하는 냉각수와의 열교환으로 냉매를 응축 및 증발시키는 역할을 한다. 상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에는 후술되는 팽창밸브부(1800)의 제1전자식팽창밸브(1810)가 구비되고, 상기 제2유로(R2)에서는 후술되는 제3유로(R3)와 연결되는 제2분기유로(QR2)가 분기되며, 상기 제2분기유로(QR2)는 후술되는 제1전자식팽창밸브(1810)의 전단에서 분기되어 후술되는 실외콘덴서(1400)의 전단에서 후술되는 제3유로(R3)와 연결되는 것이 바람직하다.

상기 수냉식콘덴서(1300)는 제3유로(R3)에 의해 실외콘덴서(1400)와 연결되며, 상기 실외콘덴서(1400)는 상기 제3유로(R3)를 통해 인입되는 냉매를 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시킨 후 출력단을 통해 제4유로(R4)로 배출한다. 상기 제4유로(R4)는 증발기(1500)와 연결되어 상기 실외콘덴서(1400)에서 응축된 후 출력되는 냉매를 상기 증발기(1500)로 공급한다.

상기 실외콘덴서(1400)는 상기 수냉식콘덴서(1300)로부터 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는데, 상기 실외콘덴서(1400)는 차량 구동부(구동모터, 미도시)에 구비된 라디에이터(미도시)에 근접하게 배치되어, 입력측을 통해 인입된 냉매를 외부 공기와 열교환하여 응축한 후 제4유로(R4)로 배출한다.

상기 증발기(1500)는 제5유로(R5)에 의해 어큐뮬레이터(1600)와 연결되며, 상기 어큐뮬레이터(1600)는 상기 증발기(1500)와 상기 압축기(1100) 사이에 구비되어 상기 증발기(1500)에서 공급되는 냉매, 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 제1분기유로(QR1)를 통해 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 열교환된 냉매, 상기 제4유로(R4)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결되는 바이패스유로(BR)에서 분기된 후 상기 제1분기유로(QR1)와 연결되는 연결유로(CR)를 통해 상기 실외콘덴서(1400)에서 열교환된 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 분리된 기상 냉매를 제6유로(R6)를 통해 상기 압축기(1100)로 공급한다.

상기 어큐뮬레이터(1600)의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 발열체(미도시)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 어큐뮬레이터(1600)의 내부에 발열체(미도시)가 구비됨에 따라 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매의 과열도를 증대시킬 수 있으며, 그로 인해 난방 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 실외콘덴서(1400)와 상기 증발기(1500)를 연결하는 상기 제4유로(R4)에서 분기되어 상기 증발기(1500)와 상기 어큐뮬레이터(1600)를 연결하는 제5유로(R5)와 연결되는 바이패스유로(BR) 상에는 배터리칠러(1700)가 구비된다.

상기 배터리칠러(1700)는 냉방 배터리협조모드 시 냉각수라인(미도시)을 유동하는 냉각수와 상기 바이패스유로(BR)로 유동하는 냉매를 열교환하여 배터리(미도시)를 냉각시키는 역할을 한다. 후술되는 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)로 냉매가 흐르게 되고 이때, 상기 배터리칠러(1700)는 상기 바이패스유로(BR)의 냉매와 냉각수라인(미도시)을 통해 유동하는 냉각수를 열교환시켜 냉각수를 냉각시킴으로써 냉각수라인(미도시) 상에 구비되는 배터리(미도시)의 열관리가 가능하게 된다.

상기 제2유로(R2) 상, 상기 제4유로(R4) 상, 상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 연결유로(CR)가 분기되는 지점, 상기 제2유로(R3)에서 분리되어 상기 제3유로(R3)와 연결되는 제2분기유로(QR2) 상에서 상기 제4유로(R4)와 연결되는 제습유로(DR)가 분기되는 지점에는 팽창밸브부(1800)가 구비되며, 상기 팽창밸브부(1800)는 상기 제2유로(R2) 및 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매를 감압, 상기 바이패스유로(BR) 및 상기 제2분기유로(QR2)로 이동되는 냉매를 감압하면서 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할을 한다.

상기 팽창밸브부(1800)는 제1전자식팽창밸브(1810)와, 솔레노이드팽창밸브(1820)와, 제2전자식팽창밸브(1830)와, 제3전자식팽창밸브(1840)를 포함한다. 상기 제1전자식팽창밸브(1810)는 상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에 구비되어 난방모드 내지 제2난방모드 시 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되어 상기 제2유로(R2)를 통해 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.

상기 솔레노이드팽창밸브(1820)는 상기 증발기(1500)와 인접한 제4유로(R4) 상에 구비되며, 냉방모드 및 냉방 배터리협조모드 시에 상기 실외콘덴서(1400)에서 상기 증발기(1500)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.

상기 제2전자식팽창밸브(1830)는 상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)와 연결되는 상기 연결유로(CR)가 분기되는 지점에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로(BR)를 상기 배터리칠러(1700)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.

상기 제3전자식팽창밸브(1840)는 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 제2분기유로(QR2) 상에서 상기 제4유로(R4)와 연결되는 제습유로(DR)가 분기되는 지점에 구비되며, 난방제습모드 시 상기 제습유로(DR)를 통해 상기 증발기(1500)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 상기 제2전자식팽창밸브(1830)와 상기 제3전자식팽창밸브(1840)는 3웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다. 상기 제2전자식팽창밸브(1830)와 상기 제3전자식팽창밸브(1840)의 내부에는 볼(B)이 구비되고, 상기 볼(B)에는 냉매가 주입되는 주입구(B1)와, 상기 주입구(B1)로 주입된 냉매가 토출되는 토출구(B2)가 형성되며, 상기 토출구(B2)의 일측면에는 토출되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 토출슬릿(B3)이 형성된다.

상기 주입구(B1)와 상기 토출구(B2)는 서로 연통되며 서로 직각되게 배치되고, 상기 토출구(B2)의 일측면과 타측면은 서로 다른 길이를 가지며, 상기 토출슬릿(B3)이 형성되는 일측면의 길이(L1)는 타측면의 길이(L2) 보다 작은 것이 바람직하고, 냉매가 상기 토출슬릿(B3)을 통해 배출됨으로써 감압되게 된다.

도 3을 참조하면, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점, 상기 제4유로(R4) 상에서 상기 바이패스유로(BR)가 분기되는 지점의 후단에는 개폐밸브부(1900)가 구비되며, 상기 개폐밸브부(1900)는 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환, 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 개폐밸브부(1900)는 제1개폐밸브(1910)와, 제2개폐밸브(1920)를 포함하며, 상기 제1개폐밸브(1910)는 상기 어큐뮬레이터(1600)와 연결되는 상기 제1분기유로(QR1)가 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매의 흐름을 상기 어큐뮬레이터(1600) 방향으로 전환하는 역할을 하며, 상기 제1개폐밸브(1910)로는 3웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 제2개폐밸브(1920)는 상기 제4유로(R4) 상에서 상기 바이패스유로(BR)가 분기되는 지점의 후단에 구비되어 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서(1400) 방향으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 센서부(2000)는 PT센서(2010)와 외기온도센서(2020)를 포함한다. 상기 PT센서(2010)는 상기 실내콘덴서(1200)와 인접한 상기 제1유로(R1) 및 상기 어큐뮬레이터(1600)와 인접한 제5유로(R5) 상에 구비되어 상기 제1유로(R1) 및 제5유로(R5)의 압력(Pd, Ps)과 온도(Td, Ts)를 측정하며, 상기 외기온도센서(2020)는 상기 실외콘덴서(1400)의 외측에서 외기의 온도를 측정하여 제어부(2100)로 전송한다.

상기 팽창밸브부(1800) 및 상기 개폐밸브부(1900)는 제어부(2100)와 연결되며, 상기 제어부(2100)는 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부(1800)의 개폐 및 동작과 상기 개폐밸브부(1900)의 개폐방향과 개폐 및 동작을 제어하는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 냉방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 상기 제1전자식팽창밸브(1810)는 완전 개방되어 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 상기 제2분기유로(QR2) 상에서 상기 제습유로(DR)가 분기되는 지점에 구비되는 제3전자식팽창밸브(1840)의 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출구(B2)는 상기 실외콘덴서(1400) 방향으로 완전 개방되어 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1400)로 공급한다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브(1910)는 상기 실외콘덴서(1400) 방향으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1400)로 공급한다.

상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 연결유로(CR)가 분기되는 지점에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)의 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출구(B2)와 토출슬릿(B3)은 닫혀 상기 바이패스유로(BR)로 냉매가 이동되지 않도록 한다.

상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 열리면서 상기 제4유로(R4)를 통해 상기 증발기(1500)로 공급되는 냉매를 저온저압의 냉매로 팽창시키며, 상기 증발기(1500)에서 토출되는 냉매는 어큐뮬레이터(1600)로 공급되고, 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급된 냉매는 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환되면서 차량 실내의 냉방을 수행한다.

도 5를 참조하면, 난방제습모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)를 거친 후 일부의 냉매는 수냉식콘덴서(1300), 제1분기유로(QR1)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실내콘덴서(1200)를 거친 다른 일부의 냉매는 제2분기유로(QR2)와 제습유로(DR) 및 제4유로(R4)를 거쳐 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방 및 제습을 수행하게 된다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 상기 제1전자식팽창밸브(1810)는 열리면서 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 상기 제2분기유로(QR2) 상에서 상기 제습유로(DR)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제3전자식팽창밸브(1840)의 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출슬릿(B3)이 상기 증발기(1500) 측으로 개방 또는 토출구(B2)가 상기 증발기(1500) 측으로 부분 개방되어 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매 중 일부를 팽창시킨 후 상기 제4유로(R4)로 공급한다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제1개폐밸브(1910)는 상기 어큐뮬레이터(1600) 방향으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)를 거친 냉매를 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급하고, 상기 제4유로(R4) 상에서 상기 바이패스유로(BR)가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 제2개폐밸브(1920)는 닫혀 상기 제습유로(DR)를 통해 상기 제4유로(R4)로 공급된 냉매가 상기 실외콘덴서(1400) 방향으로 역류하는 것을 방지한다.

상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 연결유로(CR)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제2전자식팽창밸브(1830) 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출구(B2)와 토출슬릿(B3)은 닫혀 상기 제1분기유로(QR1)로 이동되는 냉매가 상기 연결유로(CR)로 이동되는 것을 방지한다.

상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 상기 솔레노이드팽창밸브(1820)는 열려 상기 제습유로(DR)를 통해 상기 제4유로(R4)로 공급된 냉매를 상기 증발기(1500)로 공급한다. 상기 증발기(1500)를 거친 냉매는 어큐뮬레이터(1600)로 공급되며, 상기 제습유로(DR)와 상기 제1분기유로(QR1)를 거쳐 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급된 냉매는 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환되면서 차량 실내의 난방 및 제습을 수행한다.

도 6을 참조하면, 냉방 배터리협조모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400)를 거친 후 일부의 냉매는 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실외콘덴서(1400)를 거친 다른 일부의 냉매는 배터리칠러(1700), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하면서 배터리(미도시)를 냉각시키게 된다.

상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 연결유로(CR)가 분기되는 지점에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)의 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출슬릿(B3)이 상기 배터리칠러(1700) 측으로 개방 또는 토출구(B2)가 상기 배터리칠러(1700) 측으로 부분개방되어 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 배터리칠러(1700)로 공급한다.

상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 열리면서 상기 제4유로(R4)를 통해 상기 증발기(1500)로 공급되는 냉매를 저온저압의 냉매로 팽창시키며, 상기 증발기(1500)에서 토출되는 냉매와 상기 배터리칠러(1700)에서 토출되는 냉매는 어큐뮬레이터(1600)로 공급되고, 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급된 냉매는 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환되면서 차량 실내의 냉방을 수행하면서 배터리(미도시)를 냉각시키게 된다.

도 7 및 도 12를 참조하면, 사용자가 저외기온(-30도 내지 10도) 영역에서 차량의 실내온도를 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)로 난방하기 위한 난방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)를 거친 후 일부의 냉매는 수냉식콘덴서(1300), 제1분기유로(QR1)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실내콘덴서(1200)를 거친 다른 일부의 냉매는 제2분기유로(QR2)를 거쳐 실외콘덴서(1400), 바이패스유로(BR)와 연결유로(CR) 및 제1분기유로(QR1)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방을 수행한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 상기 제1전자식팽창밸브(1810)는 열리면서 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 상기 제2분기유로(QR2) 상에서 상기 제습유로(DR)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제3전자식팽창밸브(1840)의 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출슬릿(B3)이 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 개방 또는 토출구(B2)가 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 부분 개방되어 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매 중 일부를 팽창시킨 후 상기 제4유로(R4)로 공급한다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제1개폐밸브(1910)는 상기 어큐뮬레이터(1600) 방향으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)를 거친 냉매는 상기 제1분기유로(QR1)를 통해 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급된다.

상기 실외콘덴서(1400)를 거친 냉매는 상기 제4유로(R4)로 이동되고 상기 제4유로(R4) 상에서 상기 바이패스유로(BR)가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 제2개폐밸브(1920)는 닫혀 상기 제4유로(R4)로 냉매가 이동되지 않도록 하고, 상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 연결유로(CR)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제2전자식팽창밸브(1830)의 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출구(B2)는 상기 연결유로(CR) 방향으로 완전 개방되어 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매를 상기 연결유로(CR)를 통해 상기 제1분기유로(QR1)로 이동되게 한다.

상기 제1분기유로(QR1)로 이동되는 냉매는 어큐뮬레이터(1600)로 공급되고, 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급된 냉매는 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환되면서 차량 실내의 난방을 수행한다.

상기 난방모드 시 상기 센서부(2000)가 측정한 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃에 도달 시에 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)에 따라 제1난방모드 및 제2난방모드로 전환된다.

도 8 및 도 12를 참조하면, 제1난방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 바이패스유로(BR)와 연결유로(CR) 및 제1분기유로(QR1)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방을 수행한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 상기 제1전자식팽창밸브(1810)는 열리면서 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 상기 제2분기유로(QR2) 상에서 상기 제습유로(DR)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제3전자식팽창밸브(1840)의 내부에 구비되는 볼(B)에 형성된 토출구(B2)와 토출슬릿(B3)은 닫혀 냉매가 상기 제2분기유로(QR2)와 상기 제습유로(DR)로 이동되지 않도록 한다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제1개폐밸브(1910)는 상기 실외콘덴서(1400) 방향으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)를 거친 냉매는 상기 제3유로(R3)를 통해 상기 실외콘덴서(1400)로 공급된다.

도 9 및 도 13을 참조하면, 제2난방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 제1분기유로(QR1)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방을 수행한다.

도 15를 참조하면, 상기 난방모드 시 상기 센서부(2000)가 측정한 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃에 도달 시에 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 12kgf/㎠ 이하이면 상기 난방모드는 제1난방모드로 전환되고, 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃에 도달 시에 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 10kgf/㎠ 이하이면 상기 제1난방모드는 제2난방모드로 전환되게 된다.

도 3, 도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)의 제어방법은 냉매가 순환하며 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 배터리칠러(1700)를 포함하는 냉매순환라인과, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 상기 냉매순환라인 상으로 이동되는 냉매를 감압하여 팽창시키면서 상기 냉매순환라인을 선택적으로 개폐하는 팽창밸브부(1800)와, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 상기 냉매순환라인으로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환 및 이동되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부(1900)와, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 차량의 실내 온도를 측정 및 상기 압축기(1100)의 회전속도를 측정하는 센서부(2000)와, 상기 압축기(1100), 팽창밸브부(1800), 상기 개폐밸브부(1900) 및 상기 센서부(미도시)와 연결되며 상기 센서부(2000)가 측정한 차량의 실내 온도 토대로 상기 압축기(1100)와 팽창밸브부(1800) 및 상기 개폐밸브부(1900)의 동작을 제어하는 제어부(2100)를 포함하며, 사용자가 난방모드를 동작 시 상기 압축기(1100)와 상기 팽창밸브부(1800) 및 상기 개폐밸브부(1900)의 동작을 제어하여 난방모드를 제1난방모드 및 제2난방모드로 전환하기 위한 것으로, 난방모드 작동 단계(S10)와, 제1난방모드 전환 단계(S20)와, 제2난방모드 전환 단계(S30)를 포함하며, 상기 난방모드 작동 단계(S10)는 난방모드 변환 준비 단계(S11)를 더 포함할 수 있다.

상기 냉매순환라인 상에 구비되는 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 배터리칠러(1700)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)에서 설명된 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 난방모드 작동 단계(S10)는 저외기온(-30℃ ~ 10℃) 영역에서 사용자가 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃) 이하일 때 난방모드를 동작시키는 단계이며, 상기 난방모드를 동작 시 난방성능은 맥스 난방성능을 목표로 하고, 난방모드 작동 단계 시 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 12kgf/㎠ 이상이면, 상기 팽창밸브부(1800)의 제1전자식팽창밸브(1810)와 제3전자식팽창밸브(1840)는 스텝제어하여 냉매의 유동량은 동일하고,상기 제3전자식팽창밸브(1840)는 실외콘덴서(1400) 방향으로 열리며, 상기 개폐밸브부(1900)의 제1개폐밸브(1910)는 어큐뮬레이터(1600) 방향으로 개방되는 것이 바람직하다.

상기 난방모드 작동 단계(S10)는 난방모드 변환 준비 단계(S11)를 포함하며, 상기 난방모드 변환 준비 단계(S11)는 상기 센서부(2000)가 측정한 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 12kgf/㎠가 되도록 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부(1800)의 제1전자식팽창밸브(1810)와 상기 제3전자식팽창밸브(1840)를 스텝제어하여 상기 제1전자식팽창밸브(1810)를 통한 냉매의 유동량 보다 제3전자식팽창밸브(1840)를 통한 냉매의 유동량을 증대시키는 단계이다.

상기 난방모드 변환 준비 단계(S11)를 거친 후 제1난방모드 전환 단계(S20)를 수행하며, 상기 제1난방모드 전환 단계(S20)는 난방모드 작동 시 상기 센서부(2000)가 측정한 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃) 도달 시에 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 12kgf/㎠ 이하이면, 상기 압축기(1100)의 회전수를 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부(1800)의 제3전자식팽창밸브(1840)를 닫고 상기 개폐밸브부(1900)의 제1개폐밸브(1910)를 상기 실외콘덴서(1400) 방향으로 전환하는 단계이다. 상기 제1난방모드 전환 단계(S20) 시 상기 팽창밸브부(1800)의 제1전자식팽창밸브(1810)는 스텝제어되어 냉매의 유동량을 감소시키는 것이 바람직하다.

상기 제1난방모드 전환 단계(S20)를 거친 후 제2난방모드 전환 단계(S30)를 수행하며, 상기 제2난방모드 전환 단계(S30)는 제1난방모드 동작 시 상기 센서부(2000)가 측정하는 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃) 도달 시에 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 10kgf/㎠ 이하이면, 상기 압축기(1100)의 회전수를 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부(1800)의 제3전자식팽창밸브(1840)를 닫고 상기 개폐밸브부(1900)의 제1개폐밸브(1910)를 상기 어큐뮬레이터(1600) 방향으로 전환하는 단계이다. 상기 제2난방모드 전환 단계(S30) 시 상기 팽창밸브부(1800)의 제1전자식팽창밸브(1810)는 스텝제어되어 냉매의 유동량을 감소시키는 것이 바람직하다.

따라서, 저외기온(-30℃ ~ 10℃) 영역에서 난방모드 시에 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시에 오토제어를 통한 난방모드를 세부적으로 제1난방모드와 제2난방모드로 순차적으로 변경하여 압축기의 회전수를 순차적으로 저감시켜 소모전력을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 차량용 냉난방 시스템 1100 : 압축기
1200 : 실내콘덴서 1300 : 수냉식콘덴서
1400 : 실외콘덴서 1500 : 증발기
1600 : 어큐뮬레이터 1700 : 배터리칠러
1800 : 팽창밸브부 1810 : 제1전자식팽창밸브
1820 : 솔레노이드팽창밸브 1830 : 제2전자식팽창밸브
1840 : 제3전자식팽창밸브 1900 : 개폐밸브부
1910 : 제1개폐밸브 1920 : 제2개폐밸브
2000 : 센서부 2010 : PT센서
2020 : 외기온도센서 2100 : 제어부

Claims

유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기;
상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난봉모드 시 차량 실내를 난방시키는 실내콘덴서;
상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서;
상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서;
상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기;
상기 증발기와 제5유로와 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매, 상기 제3유로에서 분기되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 열교환된 냉매, 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로에서 분기된 후 상기 제1분기유로와 연결되는 연결유로를 통해 상기 실외콘덴서에서 열교환된 냉매가 공급되며, 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 분리된 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터;
상기 바이패스유로 상에 구비되어, 냉방 배터리협조모드 시 배터리 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 배터리칠러;
상기 제2유로 상, 상기 제4유로 상, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분리되어 상기 제3유로와 연결되는 제2분기유로 상에서 상기 제4유로와 연결되는 제습유로가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 감압, 상기 바이패스유로 및 상기 제2분기유로로 이동되는 냉매를 감압하면서 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 팽창밸브부;
상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환, 상기 제4유로로 이동되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부;
상기 차량 실내의 온도를 측정 및 상기 압축기에 구비되어 상기 압축기의 회전속도를 측정하는 센서부; 및
상기 팽창밸브부, 상기 개폐밸브부, 및 상기 센서부와 연결되며 상기 센서부가 측정한 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부와 상기 개폐밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 팽창밸브부는,
상기 제2유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점과 상기 수냉식콘덴서의 사이에 구비되며 난방모드 내지 제2난방모드 시 상기 수냉식콘덴서로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 제4유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와,
상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로를 통해 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브와,
상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되며, 난방제습모드 시 상기 제습유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제3전자식팽창밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제2전자식팽창밸브와 상기 제3전자식팽창밸브는 3웨이밸브가 사용되며,
상기 제2전자식팽창밸브와 상기 제3전자식팽창밸브의 내부에 구비되는 볼에는 냉매가 주입되는 주입구와, 상기 주입구로 주입된 냉매가 토출되는 토출구가 형성되고,
상기 토출구의 일측면에는 토출되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 토출슬릿이 형성되는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 주입구와 상기 토출구는 서로 연통되며 서로 직각되게 배치되고, 상기 토출구의 일측면과 타측면은 서로 다른 길이를 가지며, 상기 토출슬릿이 형성되는 일측면의 길이(L1)는 타측면의 길이(L2) 보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐밸브부는,
상기 어큐뮬레이터와 연결되는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 제1개폐밸브와,
상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되어 상기 제4유로로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하는 제2개폐밸브를 포함하며,
상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되고, 상기 제2개폐밸브는 체크밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
냉방모드 시,
상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 실외콘덴서 방향으로 완전 개방되며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫히고,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
난방제습모드 시,
상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출슬릿이 상기 증발기 측으로 개방 또는 토출구가 상기 증발기 측으로 부분 개방되어 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫히고,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
냉방 배터리협조모드 시,
상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 실외콘덴서 방향으로 완전 개방되며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출슬릿이 상기 배터리칠러 측으로 개방 또는 토출구가 상기 배터리칠러 측으로 부분 개방되어 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시키고,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
사용자가 차량의 실내온도를 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)로 난방하기 위한 난방모드 시,
상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출슬릿이 상기 실외콘덴서 측으로 개방 또는 토출구가 상기 실외콘덴서 측으로 부분 개방되어 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 연결유로 방향으로 완전 개방되고,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫히는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 난방모드 시 상기 센서부가 측정한 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃에 도달 시에 상기 압축기의 토출압력이 12kgf/㎠ 이하이면 상기 난방모드는 제1난방모드로 전환되고, 차량 실내의 온도가 설정온도 T℃에 도달 시에 상기 압축기의 토출압력이 10kgf/㎠ 이하이면 상기 제1난방모드는 제2난방모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 10에 있어서,
제1난방모드 시,
상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫히며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구는 상기 연결유로 방향으로 완전 개방되고,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫히는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 10에 있어서,
제2난방모드 시,
상기 제3유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되고, 상기 제4유로 상에서 상기 바이패스유로가 분기되는 지점의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제2분기유로 상에서 상기 제습유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫히며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 연결유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브 내부에 구비되는 볼에 형성된 토출구와 토출슬릿은 닫히고,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫히는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
냉매가 순환하며 압축기, 실내콘덴서, 수냉식콘덴서, 실외콘덴서, 증발기, 어큐뮬레이터, 배터리칠러를 포함하는 냉매순환라인과, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 상기 냉매순환라인 상으로 이동되는 냉매를 감압하여 팽창시키면서 상기 냉매순환라인을 선택적으로 개폐하는 팽창밸브부와, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 상기 냉매순환라인으로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환 및 이동되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부와, 상기 냉매순환라인 상에 구비되어 차량의 실내 온도를 측정 및 상기 압축기의 회전속도를 측정하는 센서부와, 상기 압축기, 팽창밸브부, 상기 개폐밸브부 및 상기 센서부와 연결되며 상기 센서부가 측정한 차량의 실내 온도 토대로 상기 압축기와 팽창밸브부 및 상기 개폐밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 사용자가 난방모드를 동작 시 상기 압축기와 상기 팽창밸브부 및 상기 개폐밸브부의 동작을 제어하여 난방모드를 제1난방모드 및 제2난방모드로 전환하는 차량용 냉난방 시스템의 난방 제어 로직에 있어서,
저외기온(-30℃ ~ 10℃) 영역에서 사용자가 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃) 이하일 때 난방모드를 동작시키는 난방모드 작동 단계와,
난방모드 작동 시 상기 센서부가 측정한 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시에 상기 압축기의 토출압력이 12kgf/㎠ 이하 시 상기 압축기의 회전수를 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브를 닫고 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브를 상기 실외콘덴서 방향으로 전환하는 제1난방모드 전환 단계와,
제1난방모드 동작 시 상기 센서부가 측정하는 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시 상기 압축기의 토출압력이 10kgf/㎠ 이하 시 상기 압축기의 회전수를 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부의 제3전자식팽창밸브를 닫고 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브를 상기 어큐뮬레이터 방향으로 전환하는 제2난방모드 전환 단계를 포함하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법.
청구항 13에 있어서,
상기 난방모드 작동 단계는,
상기 센서부가 측정한 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃)에 도달 시 상기 상기 압축기의 토출압력이 12kgf/㎠가 되도록 순차적으로 축소시키면서 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브와 상기 제3전자식팽창밸브를 스텝제어하여 상기 제2전자식팽창밸브를 통한 냉매의 유동량 보다 제3전자식팽창밸브를 통한 냉매의 유동량을 증대시키는 난방모드 변환 준비 단계를 더 포함하며,
상기 난방모드 작동 단계에서는 상기 제2전자식팽창밸브를 통한 냉매의 유동량과 상기 제3전자식팽창밸브를 통한 냉매의 유동량이 동일한 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법.
청구항 13에 있어서,
난방모드 작동 단계 시, 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 12kgf/㎠ 이상이면, 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브와 제3전자식팽창밸브를 통한 냉매의 유동량은 동일이며, 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법.
청구항 13에 있어서,
제1난방모드 전환 단계 시, 상기 센서부(2000)가 측정한 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃) 도달 시에 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 12kgf/㎠ 이하이면, 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 스텝제어되어 냉매의 유동량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법.
청구항 13에 있어서,
제2난방모드 전환 단계 시, 상기 센서부(2000)가 측정하는 차량의 실내온도가 설정온도 T℃(15℃ < T < 30℃) 도달 시에 상기 압축기(1100)의 토출압력(Pd)이 10kgf/㎠ 이하이면, 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 스텝제어되어 냉매의 유동량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템의 제어방법.