WO2023003269A1 - 차량의 열관리 시스템 - Google Patents

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민요찬
류재춘
이유호
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한온시스템 주식회사
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Definitions

  • the refrigerant circulation line 12 includes a compressor 12a, a high-pressure side indoor heat exchanger 12b, a first expansion valve 12c, an outdoor heat exchanger 12d, and a second expansion valve connected in parallel to each other.
  • the valve 12e, the third expansion valve 12f, the chiller 12g downstream of the second expansion valve 12e, and the low-pressure side indoor heat exchanger 12h downstream of the third expansion valve 12f ) is provided.
  • the refrigerant of the compressor 12a flows from the high-pressure side indoor heat exchanger 12b ⁇ the first expansion valve 12c ⁇ the outdoor heat exchanger ( 12d) so that it can be cycled in order.
  • a vehicle thermal management system includes a compressor, a high pressure side heat exchanger, an outdoor heat exchanger, a heat pump type refrigerant circulation line having a plurality of expansion valves and a low pressure side heat exchanger.
  • a thermal management system comprising: a first expansion valve installed on an upstream side of the outdoor heat exchanger, and a second expansion valve installed on a downstream side of the outdoor heat exchanger; and a control unit controlling opening amounts of first and second expansion valves located upstream and downstream of the outdoor heat exchanger according to whether icing occurs in the outdoor heat exchanger under a heat pump mode condition.
  • the refrigerant circulation line 110 includes a compressor 112, a high-pressure side indoor heat exchanger 114, a first expansion valve 116, an outdoor heat exchanger 118, and a second expansion valve connected in parallel to each other.
  • a valve 120, a third expansion valve 122, a chiller 124 downstream of the second expansion valve 120, and a low-pressure side indoor heat exchanger 126 downstream of the third expansion valve 122 are provided. do.
  • the refrigerant of the compressor 112 flows from the high-pressure side indoor heat exchanger 114 ⁇ the first expansion valve 116 ⁇ the outdoor heat exchanger ( 118) to be cycled in order.
  • the thermal management system of the present invention includes an icing detection unit 300 that determines whether icing occurs in the outdoor heat exchanger 118 when entering the heat pump mode.
  • the second expansion valve 120 is fully opened and only the opening amount of the first expansion valve 116 is controlled, so that the outdoor heat exchanger 118 ) is configured to adjust the depressurization and expansion amount of the refrigerant introduced into the
  • the opening amount of the second expansion valve 120 is fixed at a preset value, and the opening amount of the first expansion valve 116 is variably controlled according to the probability of occurrence of icing in the outdoor heat exchanger 118.
  • the first and second expansion valves 116 and 120 are controlled while entering the single expansion mode 320a or the dual expansion mode 320b, as in the first embodiment.

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Abstract

본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 히트펌프 모드 조건 하에서 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있고, 이를 통해, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인에서의 냉매 흐름 불안정과, 그로 인한 차실내의 난방성능 저하현상을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기와, 고압측 열교환기와, 실외열교환기와, 복수개의 팽창밸브와 저압측 열교환기를 구비하는 히트펌프식 냉매순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 실외열교환기의 상류측에 설치되는 제 1팽창밸브와, 하류측에 설치되는 제 2팽창밸브 및; 히트펌프 모드 조건 하에서 실외열교환기의 아이싱 발생 여부에 따라, 실외열교환기 상,하류측의 제 1 및 제 2팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

차량의 열관리 시스템
본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 히트펌프 모드 조건 하에서 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있고, 이를 통해, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인에서의 냉매 흐름 불안정과, 그로 인한 차실내의 난방성능 저하현상을 방지할 수 있는 차량의 열관리 시스템에 관한 것이다.
친환경 차량의 일례로서, 전기자동차, 하이브리드(Hybrid) 자동차, 연료전지 자동차(이하, “차량”이라 통칭함) 등이 있다.
이러한 차량은, 다양한 열관리 장치들을 갖추고 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 차실내를 냉,난방하는 공조장치(10)와, 배터리(B)와 전장부품모듈(P)을 냉각시키기 위한 수냉식 냉각장치(20)가 있다.
공조장치(10)는, 히트펌프식(Heat Pump Type)으로서, 냉매순환라인(12)을 갖추고 있다.
상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(12a)와 고압측 실내열교환기(12b)와 제 1팽창밸브(12c)와 실외열교환기(12d), 그리고 서로에 대해 병렬로 연결되어 있는 제 2팽창밸브(12e)와 제 3팽창밸브(12f), 상기 제 2팽창밸브(12e) 하류측의 칠러(Chiller)(12g)와, 제 3팽창밸브(12f) 하류측의 저압측 실내열교환기(12h)를 구비한다.
이러한 냉매순환라인(12)은, 에어컨 모드 시에는 제 1팽창밸브(12c)를 개방시킴으로써, 압축기(12a)의 냉매가 고압측 실내열교환기(12b) → 실외열교환기(12d) → 제 2팽창밸브(12e), 제 3팽창밸브(12f) → 칠러(12g), 저압측 실내열교환기(12h) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 칠러(12g)와 저압측 실내열교환기(12h)에서 저온의 냉기를 발생시키며, 발생된 냉기를 차실내측과 배터리(B)측과 전장부품모듈(P)측에 전달한다. 따라서, 차실내와 배터리(B)와 전장부품모듈(P)을 냉각시킨다.
또한, 히트펌프 모드 시에는, 제 1팽창밸브(12c)를 온(ON)시킴으로써, 압축기(12a)의 냉매가 고압측 실내열교환기(12b) → 제 1팽창밸브(12c) → 실외열교환기(12d) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 고압측 실내열교환기(12b)에 고온의 열을 발생시키며, 발생된 열을 차실내로 공급하여 난방한다.
여기서, 냉매순환라인(12)은, 전장폐열 칠러(12i)를 더 구비한다. 상기 전장폐열 칠러(12i)는 실외열교환기(12d)에서 압축기(12a)측으로 복귀하는 냉매순환라인(12)의 냉매와, 배터리(B)와 전장부품모듈(P)의 폐열을 흡수한 수냉식 냉각장치(20)의 냉각수순환라인(22)측 냉각수를 상호 열교환시킨다.
따라서, 배터리(B)와 전장부품모듈(P)의 폐열이 냉매순환라인(12)의 냉매측으로 회수될 수 있게 하고, 이러한 폐열 회수를 통해 공조장치(10)의 히트펌프 모드 효율이 높아질 수 있게 한다.
한편, 공조장치(10)의 히트펌프 모드 진입 중, 특정 외기조건, 예를 들면, 고습 조건에서 상기 실외열교환기(12d)가 낮은 온도로 저하될 경우, 상기 실외열교환기(12d)의 표면에 아이싱(Icing)이 발생될 우려가 있다.
따라서, 상기 공조장치(10)는, 실외열교환기(12d)의 아이싱을 방지하기 위한 아이싱 방지부(14)를 갖추고 있다.
아이싱 방지부(14)는, 실외열교환기(12d)로 도입되기 전의 냉매를 전장폐열 칠러(12i)측으로 바이패스하는 삼방향 흐름제어밸브(14a)를 포함한다.
이러한 아이싱 방지부(14)는, 실외열교환기(12d)의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기(12d)로 도입되기 전의 냉매를 바이패스 함으로써, 실외열교환기(12d)로의 냉매 흐름을 제한하고, 이를 통해, 실외열교환기(12d)의 아이싱을 방지한다.
그런데, 이러한 종래의 열관리 시스템은, 히트펌프 모드 진입 중, 실외열교환기(12d)의 아이싱 발생 시에, 삼방향 흐름제어밸브(14a)를 통해 냉매순환라인(12)의 냉매 흐름을 변경시켜야 하므로, 냉매의 흐름이 불안정해 진다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 히트펌프 모드의 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
특히, 실외열교환기(12d)의 아이싱을 제거하기 위해서 삼방향 흐름제어밸브(14a)가 반복적으로 작동되면서 냉매순환라인(12)의 냉매 흐름을 자주 변경시키게 되는데, 이러한 잦은 냉매 흐름의 변화 때문에 냉매순환라인(12)내에서의 냉매 흐름이 불안정해진다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 고압측 실내열교환기(12b)에서의 열교환율도 변동되면서 차실내의 토출 공기 온도 변화가 심화되고, 그 결과, 차실내의 난방성능이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 열관리 시스템은, 실외열교환기(12d)의 아이싱 발생 시에, 상기 실외열교환기(12)로의 냉매 흐름을 제한하는 구조이므로, 냉매의 열교환효율(증발효율)이 상대적으로 저하된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 고압측 실내열교환기(12b)에서의 발열량도 상대적으로 저하되어 차실내의 난방성능이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있도록 구성함으로써, 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인내에서의 냉매 흐름 불안정을 해소할 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인내에서의 냉매 흐름 불안정을 해소할 수 있도록 구성함으로써, 냉매순환라인내에서의 냉매 흐름 불안정으로 인한 고압측 실내열교환기에서의 열교환율 변동과, 그로 인한 차실내의 토출 공기 온도 변화를 방지할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 난방성능을 개선시킬 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기에 대한 냉매의 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있도록 구성함으로써, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 실외열교환기측에서의 냉매 열교환효율(증발효율) 저하를 방지할 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 실외열교환기측에서의 냉매 열교환효율(증발효율) 저하를 방지할 수 있도록 구성함으로써, 고압측 실내열교환기에서의 발열량 저하 현상을 방지할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 난방성능을 개선시킬 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템은, 압축기와, 고압측 열교환기와, 실외열교환기와, 복수개의 팽창밸브와 저압측 열교환기를 구비하는 히트펌프식 냉매순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 상기 실외열교환기의 상류측에 설치되는 제 1팽창밸브와, 하류측에 설치되는 제 2팽창밸브 및; 히트펌프 모드 조건 하에서 상기 실외열교환기의 아이싱 발생 여부에 따라, 상기 실외열교환기 상,하류측의 제 1 및 제 2팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 실외열교환기에 아이싱이 발생되는 것으로 판단되면, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브가 냉매를 팽창시키는 듀얼 팽창모드에 진입하고, 상기 실외열교환기에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 중 어느 하나의 팽창밸브만 냉매를 팽창시키는 싱글 팽창모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 싱글 팽창모드 진입 시에, 상기 실외열교환기 하류측의 제 2팽창밸브는 완전히 개방하고, 상류측의 제 1팽창밸브의 개도량을 제어하여, 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 모두의 개도량을 제어하여, 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 모두의 개도량을 제어하여 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 제어하되, 상기 실외열교환기측 냉매 유량을 감소시키는 방향으로 제어하여, 상기 실외열교환기의 온도가 상승되면서 아이싱 발생에 대응할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 중 어느 하나의 팽창밸브는 개도량을 일정한 상태로 고정시키고, 나머지 팽창밸브는 개도량을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1팽창밸브는 개도량을 일정한 상태로 고정시키고, 상기 제 2팽창밸브는 개도량을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 듀얼 팽창모드 진입 상태에서 상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률을 미리 내장된 로직에 따라 주기적으로 예측하고, 예측한 아이싱 발생확률에 따라 상기 제 2팽창밸브의 개도량을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 듀얼 팽창모드 진입 상태에서, 미리 내장된 아래의 [식 2]를 통해 상기 실외열교환기의 아이싱 발생지수를 미리 설정된 시간 간격을 두고 주기적으로 산출한 다음, 산출된 아이싱 발생지수와 미리 내장된 기준지수의 크기를 비교하여, 상기 아이싱 발생지수가 기준지수 보다 큰 것으로 확인되면, 상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률이 높은 것으로 예측하고, 상기 아이싱 발생지수가 기준지수 보다 작은 것으로 확인되면, 상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률이 낮은 것으로 예측하는 것을 특징으로 한다.
[식 2]
아이싱 발생지수(I) = 외기온도(Tamb) - 실외열교환기 출구측 냉매온도(Tref)
본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템에 의하면, 히트펌프 모드 조건 하에서 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기의 하류측 제 3팽창밸브의 개도량을 제어하여 실외열교환기의 온도를 조절하는 구조이므로, 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 상기 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있으므로, 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인내에서의 냉매 흐름 불안정을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인내에서의 냉매 흐름 불안정을 해소할 수 있으므로, 냉매순환라인내에서의 냉매 흐름 불안정으로 인한 고압측 실내열교환기에서의 열교환율 변동과, 그로 인한 차실내의 토출 공기 온도 변화를 방지할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 난방성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 실외열교환기의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기에 대한 냉매의 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있으므로, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 실외열교환기측에서의 냉매 열교환효율(증발효율) 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실외열교환기로의 냉매 흐름 제한으로 인한 실외열교환기측에서의 냉매 열교환효율(증발효율) 저하를 방지할 수 있으므로, 고압측 실내열교환기에서의 발열량 저하 현상을 방지할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 난방성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량의 열관리 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 제 1실시예를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 제 1실시예에 대한 작동예를 설명하기 위한 p-h선도로서, 히트펌프 모드 중 실외열교환기의 아이싱 발생이 없을 시에 제어되는 열관리 시스템의 p-h선도,
도 4는 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 제 1실시예에 대한 작동예를 설명하기 위한 p-h선도로서, 히트펌프 모드 중 실외열교환기의 아이싱 발생이 있을 시에 제어되는 열관리 시스템의 p-h선도,
도 5는 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 제 1실시예에 대한 작동예를 나타내는 플로우챠트로서, 히트펌프 모드 조건하에서 실외열교환기의 아이싱 발생여부에 따른 작동예를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 제 2실시예를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 제 2실시예에 대한 작동예를 나타내는 플로우챠트로서, 히트펌프 모드 조건하에서 실외열교환기의 아이싱 발생여부에 따른 작동예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
[제 1실시예]
먼저, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량의 열관리 시스템에 대해 간략하게 설명한다.
차량의 열관리 시스템은, 차실내를 냉,난방하는 공조장치(100)와, 배터리(B)와 전장부품모듈(P)을 냉각시키기 위한 수냉식 냉각장치(200)를 포함한다.
공조장치(100)는, 히트펌프식으로서, 냉매순환라인(110)을 갖추고 있다.
상기 냉매순환라인(110)은, 압축기(112)와 고압측 실내열교환기(114)와 제 1팽창밸브(116)와 실외열교환기(118), 그리고 서로에 대해 병렬로 연결되어 있는 제 2팽창밸브(120)와 제 3팽창밸브(122), 상기 제 2팽창밸브(120) 하류측의 칠러(124)와, 제 3팽창밸브(122) 하류측의 저압측 실내열교환기(126)를 구비한다.
여기서, 제 1팽창밸브(116)와 제 2팽창밸브(120)는 전자식(EXV)으로 구성되고, 제 3팽창밸브(122)는 온(ON), 오프(OFF) 기능을 갖는 감온식(TXV)으로 구성된다.
이러한 냉매순환라인(110)은, 에어컨 모드 시에는 제 1팽창밸브(116)를 개방시킴으로써, 압축기(112)의 냉매가 고압측 실내열교환기(114) → 실외열교환기(118) → 제 2팽창밸브(120), 제 3팽창밸브(122) → 칠러(124), 저압측 실내열교환기(126) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 칠러(124)와 저압측 실내열교환기(126)에서 저온의 냉기를 발생시키며, 발생된 냉기를 차실내측과 배터리(B)측과 전장부품모듈(P)측에 전달한다. 따라서, 차실내와 배터리(B)와 전장부품모듈(P)을 냉각시킨다.
또한, 히트펌프 모드 시에는, 제 1팽창밸브(116)를 온(ON)시킴으로써, 압축기(112)의 냉매가 고압측 실내열교환기(114) → 제 1팽창밸브(116) → 실외열교환기(118) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 고압측 실내열교환기(114)에 고온의 열을 발생시키며, 발생된 열을 차실내로 공급하여 난방한다.
한편, 상기 칠러(124)는, 히트펌프 모드 시에, 실외열교환기(118)에서 압축기(112)측으로 복귀하는 냉매순환라인(110)의 냉매와, 배터리(B)와 전장부품모듈(P)의 폐열을 흡수한 수냉식 냉각장치(200)의 냉각수순환라인(210)측 냉각수를 상호 열교환시키는 역할도 수행한다.
따라서, 히트펌프 모드 시에, 배터리(B)와 전장부품모듈(P)의 폐열이 냉매순환라인(110)의 냉매측으로 회수될 수 있게 한다.
그리고 상기 칠러(124) 상류측의 제 2팽창밸브(120)는, 히트펌프 모드 시에도 칠러(124)로 도입되는 냉매의 감압,팽창량을 경우에 따라 가변 조절할 수 있도록 구성된다.
따라서, 히트펌프 모드 시에, 하류측의 칠러(124)와 상류측의 실외열교환기(118)의 흡열량을 경우에 따라 가변 조절할 수 있게 한다.
특히, 상류측의 실외열교환기(118)의 흡열량을 가변 조절할 수 있게 함으로써, 상기 실외열교환기(118)의 온도를 조절할 수 있게 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 특징부를 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 열관리 시스템은, 히트펌프 모드 진입 시에, 상기 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판별하는 아이싱 발생여부 판별부(300)를 구비한다.
아이싱 발생여부 판별부(300)는, 차실외 온도를 감지하는 외기온 센서(310)와, 상기 외기온 센서(310)에서 입력된 외기온도 데이터를 근거로 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판단하는 제어부(320)를 포함한다.
외기온 센서(310)는, 차실외측 부분에 설치되는 것으로, 차실외 온도를 감지하고, 감지된 외기 온도 데이터를 상기 제어부(320)에 입력시킨다.
제어부(320)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 히트펌프 모드 진입하에서, 상기 외기온 센서(310)에서 외기온도 데이터가 입력되면, 입력된 외기온도가 실외열교환기(118)의 아이싱을 유발하는 온도범위 이내에 포함되는지를 판단하고, 이를 통해 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판단한다.
즉, 외기온도가, 아래의 [식 1]에서와 같이, 미리 설정된 제 1설정온도를 초과하고, 상기 제 1설정온도보다 크게 설정된 제 2설정온도 미만의 범위에 포함되는지를 판단한다.
[식 1]
제 1설정온도 < 외기온도 < 제 2설정온도
판단 결과, 외기온도가, 제 1설정온도를 초과하고 제 2설정온도 미만인 범위에 포함되지 않으면, 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판별한다.
그리고 판단 결과, 외기온도가, 제 1설정온도를 초과하고 제 2설정온도 미만인 범위에 포함되면, 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생된 것으로 판별한다.
여기서, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부 판단 기준이 되는 상기 제 1설정온도는, - 5℃로, 제 2설정온도는 5℃로 각각 설정되는 것이 바람직하다.
이는, 히트펌프 모드 조건하에서, 외기온도가 - 5℃와 5℃의 사이 범위일 시에, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되는 것으로 나타났기 때문이다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판별하고 나면, 판별된 결과에 따라 실외열교환기(118)의 상,하류측 제 1팽창밸브(116) 및 제 2팽창밸브(120)를 제어하여 상기 실외열교환기(118)의 아이싱 발생을 방지하도록 구성된다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판별되면, 싱글(Single) 팽창모드(320a)로 진입하고, 싱글 팽창모드(320a)로 진입한 제어부(320)는, 상기 제 1팽창밸브(116)와 제 2팽창밸브(120) 중 어느 하나의 팽창밸브만 제어하도록 구성된다.
특히, 제 1팽창밸브(116)와 제 2팽창밸브(120) 중, 제 2팽창밸브(120)는 완전히 개방하고, 제 1팽창밸브(116)의 개도량만 제어하여, 실외열교환기(118)로 도입되는 냉매의 감압, 팽창량을 조절하도록 구성된다.
따라서, 도 3의 p-h선도에서와 같이, 실외열교환기(118)에서 냉매 증발(D-D')율이 높은 상태를 유지할 수 있게 하고, 이러한 높은 상태의 냉매 증발율을 통해 상기 실외열교환기(118)는 외기온도보다 낮은 온도를 유지하면서 고압측 실내열교환기(114)의 발열량을 제어할 수 있게 한다.
그리고 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되는 것으로 판별되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 듀얼(Dual) 팽창모드(320b)로 진입하고, 듀얼 팽창모드(320b)로 진입한 제어부(320)는, 상기 제 1팽창밸브(116)와 제 2팽창밸브(120) 모두를 제어하도록 구성된다.
특히, 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 가변 제어함으로써, 도 4의 p-h선도에서와 같이, 실외열교환기(118)의 하류측 냉매를 한번 더 감압,팽창(D'-D")시키는데, 이러한 하류측 냉매의 감압,팽창 과정에서 실외열교환기(118)측에서의 냉매 유량이 줄어들게 한다.
따라서, 실외열교환기(118)에서의 냉매 증발(D-D')율이 낮아지게 되고, 이러한 낮은 냉매 증발율 때문에 상기 실외열교환기(118)가 외기온도보다 높은 온도를 유지할 수 있게 한다.
이로써, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생에 대응할 수 있게 된다. 특히, 실외열교환기(118)가 외기온도보다 높게 유지되므로, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생이 근본적으로 예방됨은 물론, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생된 경우라도, 발생된 아이싱이 빠르게 제거될 수 있게 한다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 제어부(320)는, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 상태에서 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 제어하여 실외열교환기(118)의 아이싱 발생을 방지하되, 이후, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률을 미리 설정된 로직에 따라 주기적으로 예측하고, 예측한 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률에 따라 상기 제 1 및 제 2팽창밸브(116, 120) 중 적어도 어느 하나의 개도량을 주기적으로 가변 제어하도록 구성된다.
즉, 제어부(320)는, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 상태에서, 미리 내장된 아래의 [식 2]를 통해 실외열교환기(118)의 아이싱 발생지수(I)를 미리 설정된 시간 간격을 두고 주기적으로 산출한다. 예를 들면, 30초 간격으로 산출한다.
[식 2]
아이싱 발생지수(I) = 외기온도(Tamb) - 실외열교환기 출구측 냉매온도(Tref)
그리고 아이싱 발생지수(I)의 산출이 완료되면, 상기 제어부(320)는, 산출된 아이싱 발생지수(I)와 미리 내장된 기준지수(Tset)의 크기를 비교하여 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률을 예측하고, 예측한 아이싱 발생확률에 따라 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 가변 제어하도록 구성된다.
특히, 아이싱 발생지수(I)와 기준지수(Tset)의 크기를 비교하고, 비교된 크기에 따라 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률을 예측하고, 예측된 아이싱 발생확률에 따라 상기 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 미리 설정된 크기 만큼 증가 또는 감소시키도록 제어한다.
즉, 예를 들면, 산출된 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 보다 큰 것으로 확인되면, 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률이 높은 것으로 판단하고, 이러한 판단에 따라 상기 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 미리 설정된 크기 만큼 감소시키도록 제어한다.
따라서, 실외열교환기(118)측의 냉매 유량을 미리 설정된 크기 만큼 저감시키고, 이를 통해, 실외열교환기(118)에서의 냉매 증발율을 낮춰 실외열교환기(118)의 온도를 좀 더 높게 유지할 수 있게 한다.
그 결과, 실외열교환기(118)의 높은 아이싱 발생확률에 적극적으로 대응하여, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생을 원천적으로 저지할 수 있게 한다.
반대로, 산출된 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 보다 작은 것으로 확인되면, 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률이 낮은 것으로 판단하고, 이러한 판단에 따라 상기 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 미리 설정된 크기 만큼 증가시키도록 제어한다.
따라서, 실외열교환기(118)측의 냉매 유량을 미리 설정된 크기 만큼 증가시키고, 이를 통해, 실외열교환기(118)에서의 냉매 증발율을 높여 실외열교환기(118)의 온도를 좀 더 낮게 유지할 수 있게 한다.
그 결과, 실외열교환기(118)의 낮은 아이싱 발생확률에 적극적으로 대응할 수 있게 한다.
한편, 제어부(320)는, 산출된 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset)와 동일한 크기일 경우, 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 현재의 상태로 유지시키도록 제어한다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 제어부(320)는, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 상태에서, 상기 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 가변 제어할 시에, 상기 제 1팽창밸브(116)의 개도량은 일정한 상태로 고정시키도록 구성된다.
특히, 상기 제 2팽창밸브(120)의 개도량이 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률에 따라 가변 제어될 시에, 상기 제 1팽창밸브(116)의 개도량은 듀얼 팽창모드(320b) 진입 이전의 개도량 상태 또는 미리 설정된 개도량 상태를 일정하게 유지하며 고정되도록 제어한다.
따라서, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 상태에서는, 제 1팽창밸브(116)의 개도량이 고정되면서 실외열교환기(118)로 도입되는 냉매의 감압, 팽창량을 일정하게 유지시키고, 제 2팽창밸브(120)의 개도량 조절만으로 실외열교환기(118)측의 냉매 유량을 제어하면서 상기 실외열교환기(118)의 흡열온도를 조절할 수 있게 한다.
한편, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 시에, 경우에 따라, 상기 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 일정한 상태로 고정시키고, 상기 제 1팽창밸브(116)의 개도량을 가변 제어할 수도 있다.
특히, 상기 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 미리 설정된 값으로 일정하게 고정시키고, 상기 제 1팽창밸브(116)의 개도량은 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률에 따라 가변 제어할 수도 있다.
따라서, 제 1팽창밸브(116)의 개도량 조절만으로 실외열교환기(118)측의 냉매 유량을 제어하면서 상기 실외열교환기(118)의 흡열온도를 조절할 수 있게 할 수도 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 제어부(320)는, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 상태에서, 외기온 센서(310)에서 입력된 외기온도가 실외열교환기(118)의 아이싱 유발 온도범위 이내에 포함되지 않으면, 즉, 외기온도가 제 1설정온도(- 5℃) 이하이거나, 또는 제 2설정온도(5℃) 이상일 시에는, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 우려가 없는 것으로 판별한다.
그리고 이러한 판별에 따라 상기 제어부(320)는, 듀얼 팽창모드(320b)로부터 해제되면서 싱글 팽창모드(320a)로 진입하며, 싱글 팽창모드(320a)로 진입한 제어부(320)는, 제 2팽창밸브(120)는 완전히 개방하고, 제 1팽창밸브(116)만 제어하여, 실외열교환기(118)로 도입되는 냉매의 감압, 팽창량을 조절하도록 구성된다.
한편, 상기 제어부(320)는, 싱글 팽창모드(320a)로 진입한 상태에서 상기 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률을 미리 설정된 로직에 따라 주기적으로 예측한다.
특히, 위에서 설명한 바와 같이, [식 2]를 통해 실외열교환기(118)의 아이싱 발생지수(I)를 미리 설정된 시간 간격을 두고 주기적으로 산출하고, 산출된 아이싱 발생지수(I)와 미리 내장된 기준지수(Tset)의 크기를 비교하여 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률을 예측한다.
그리고 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률 예측 결과, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률이 높은 것으로 판단되면, 상기 제어부(320)는, 싱글 팽창모드(320a)로부터 듀얼 팽창모드(320b)로 전환되면서 상기 제 1 및 제 2팽창밸브(116, 120)를 제어한다.
특히, 제 1 및 제 2팽창밸브(116, 120)를 제어하여 실외열교환기(118)에 대한 2번의 냉매 팽창을 유도하고, 이러한 2번의 냉매 팽창을 통해 상기 실외열교환기(118)측의 냉매 유량을 조절하며, 상기 실외열교환기(118)측의 냉매 유량 조절을 통해 상기 실외열교환기(118)의 온도를 조절하면서 표면의 아이싱 현상을 원천적으로 방지한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 2와 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 히트펌프 모드 상태에서(S101), 외기온도가 제 1설정온도(-5℃)를 초과하고 제 2설정온도(5℃) 미만인 범위에 포함되는 지를 판단한다(S103).
판단 결과, 외기온도가, 제 1설정온도(-5℃)를 초과하고 제 2설정온도(5℃) 미만인 범위에 포함되지 않으면(S103-1), 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판별하고, 이러한 판별에 따라 싱글 팽창모드(320a)로 진입한다(S105).
그리고 싱글 팽창모드(320a)로 진입한 제어부(320)는, 도 2와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1팽창밸브(116)와 제 2팽창밸브(120) 중, 제 2팽창밸브(120)는 완전히 개방하고, 제 1팽창밸브(116)만 제어하여, 실외열교환기(118)로 도입되는 냉매의 감압, 팽창량을 가변 조절한다(S107).
한편, (S103) 단계에서의 판단 결과, 외기온도가, 제 1설정온도(-5℃)를 초과하고 제 2설정온도(5℃) 미만인 범위에 포함되면(S103-2), 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생된 것으로 판별하고, 이러한 판별에 따라 듀얼 팽창모드(320b)로 진입한다(S109).
그리고 듀얼 팽창모드(320b)로 진입한 제어부(320)는, 상기 제 1팽창밸브(116)와 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 모두 제어한다(S111).
특히, 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 가변 제어함으로써, 실외열교환기(118)의 하류측 냉매를 한번 더 감압,팽창시키고, 이러한 냉매의 감압,팽창을 통해 실외열교환기(118)측에서의 냉매 유량을 저감시키며, 이러한 냉매 유량의 저감을 통해 실외열교환기(118)에서의 냉매 증발율을 낮춘다.
그러면, 실외열교환기(118)의 온도가 높아지면서 표면의 아이싱 발생이 방지되고, 발생된 아이싱이 제거된다.
한편, 제어부(320)는, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 상태에서, 미리 내장된 위의 [식 2]를 통해 실외열교환기(118)의 아이싱 발생지수(I)를 미리 설정된 시간 간격을 두고 주기적으로 산출한다(S113).
그리고 아이싱 발생지수(I)의 산출이 완료되면, 산출된 아이싱 발생지수(I)가 미리 내장된 기준지수(Tset) 보다 큰지를 주기적으로 판단한다(S115).
판단 결과, 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 보다 크면, 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률이 높은 것으로 판단하고, 이러한 판단에 따라 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 미리 설정된 크기 만큼 감소시킨다(S117).
그러면, 실외열교환기(118)측의 냉매 유량이 저감되면서 실외열교환기(118)에서의 냉매 증발율이 낮아지게 되고, 이렇게 낮아진 증발율로 인해 실외열교환기(118)의 온도가 높아지게 되며, 이로써, 높아진 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률에 대처할 수 있게 된다.
한편, (S115) 단계에서의 판단 결과, 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 보다 크지 않으면(S115-1), 상기 제어부(320)는, 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 보다 작은지를 다시 판단한다(S119).
판단 결과, 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 보다 작으면, 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률이 낮은 것으로 판단하고, 이러한 판단에 따라 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 미리 설정된 크기 만큼 증가시킨다(S121).
그러면, 실외열교환기(118)측의 냉매 유량이 증가되면서 실외열교환기(118)에서의 냉매 증발율이 높아지게 되고, 이렇게 높아진 증발율로 인해 실외열교환기(118)의 온도가 낮아지게 되며, 이로써, 낮아진 실외열교환기(118)의 아이싱 발생확률에 대처할 수 있게 된다.
한편, (S119) 단계에서의 판단 결과, 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 보다 작지 않으면(S119-1), 상기 제어부(320)는, 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset) 와 동일한지를 다시 판단한다(S123).
판단 결과, 아이싱 발생지수(I)가 기준지수(Tset)와 동일하면, 상기 제어부(320)는, 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 현재의 상태로 계속 유지시킨다(S125).
이와 같은 구성을 갖는 제 1실시예의 열관리 시스템에 의하면, 히트펌프 모드 조건 하에서 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기(118)의 하류측 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 제어하여 실외열교환기(118)의 온도를 조절하는 구조이므로, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 시에, 상기 실외열교환기(118)로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기의 아이싱 발생에 대응할 수 있다.
또한, 실외열교환기(118)로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기(118)의 아이싱 발생에 대응할 수 있으므로, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기(118)로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인내에서의 냉매 흐름 불안정을 해소할 수 있다.
또한, 실외열교환기(118)로의 냉매 흐름 제한으로 인한 냉매순환라인(110)내에서의 냉매 흐름 불안정을 해소할 수 있으므로, 냉매순환라인(110)내에서의 냉매 흐름 불안정으로 인한 고압측 실내열교환기(114)에서의 열교환율 변동과, 그로 인한 차실내의 토출 공기 온도 변화를 방지할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 난방성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기(118)에 대한 냉매의 흐름 제한 없이도 실외열교환기(118)의 아이싱 발생에 대응할 수 있으므로, 실외열교환기(118)로의 냉매 흐름 제한으로 인한 실외열교환기(118)측에서의 냉매 열교환효율(증발효율) 저하를 방지할 수 있다.
또한, 실외열교환기(118)로의 냉매 흐름 제한으로 인한 실외열교환기(118)측에서의 냉매 열교환효율(증발효율) 저하를 방지할 수 있으므로, 고압측 실내열교환기(114)에서의 발열량 저하 현상을 방지할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 난방성능을 개선시킬 수 있다.
[제 2실시예]
다음으로, 도 6에는 본 발명에 따른 열관리 시스템의 제 2실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
제 2실시예의 열관리 시스템은, 상기한 제 1실시예와 주요 구성이 동일하다.
특히, 히트펌프 모드 조건 하에서 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기(118)의 하류측 제 2팽창밸브(120)의 개도량을 제어하여 상기 실외열교환기(118)의 온도를 조절하고, 이를 통해, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 시에, 실외열교환기(118)로의 냉매 흐름 제한 없이도 실외열교환기(118)의 아이싱 발생을 방지하는 구조가 동일하다.
다만, 제 2실시예의 열관리 시스템은, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판별하는 아이싱 발생여부 판별부(300)의 구조가 상기 제 1실시예와 다르다.
특히, 제 1실시예의 아이싱 발생여부 판별부(300)는, 외기온도 데이터를 근거로 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판단하는 구조이지만, 제 2실시예의 아이싱 발생여부 판별부(300)는, 외기온도와 외기습도, 2가지의 데이터를 근거로 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판단하는 구조를 갖는다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 제 2실시예의 아이싱 발생여부 판별부(300)는, 외기습도 센서(330)를 더 구비한다.
외기습도 센서(330)는, 차실외측 부분에 설치되는 것으로, 차실외기의 상대습도(이하, “외기습도”라 약칭함)를 감지하고, 감지된 외기습도 데이터를 상기 제어부(320)에 입력시킨다.
한편, 제어부(320)는, 히트펌프 모드 진입 하에서, 상기 외기온 센서(310)와 외기습도 센서(330)에서 외기온도 데이터와 외기습도 데이터가 각각 입력되면, 입력된 외기온도와 외기습도가 미리 설정된 각각의 조건에 모두 만족하는 지를 판단하여, 각각의 조건에 모두 만족되는지의 여부에 따라 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판별하도록 구성된다.
즉, 제어부(320)는, 상기 외기온 센서(310)와 외기습도 센서(330)에서 외기온도 데이터와 외기습도 데이터가 각각 입력되면, 입력된 외기온도가 위의 [식 1]에서와 같이, 제 1설정온도를 초과하고 제 2설정온도 미만인 범위에 포함되는 조건(이하, “제 1조건”이라 칭함)인지를 판단한다.
그리고 나서, 입력된 외기습도가 아래의 [식 3]에서와 같이, 미리 설정된 기준습도 이상인 조건(이하, “제 2조건”이라 칭함)인지를 다시 판단한다.
[식 3]
외기습도 ≥ 기준습도
판단 결과, 상기 제 1조건과 제 2조건 중 어느 하나라도 만족되지 않으면, 즉, 외기온도가 제 1설정온도를 초과하고 제 2설정온도 미만인 범위에 포함되는 제 1조건과, 외기습도가 기준습도 이상인 제 2조건 중 어느 하나라도 만족되지 않으면, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판별한다.
그리고 상기 제 1 및 제 2조건 모두가 만족될 경우, 즉, 외기온도가 제 1설정온도를 초과하고 제 2설정온도 미만인 범위에 포함되는 제 1조건과, 외기습도가 기준습도 이상인 제 2조건이 모두 만족될 경우, 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생된 것으로 판별한다.
그리고 이러한 판별 결과에 따라, 상기 제 1실시예와 같이, 싱글 팽창모드(320a) 또는 듀얼 팽창모드(320b)로 진입하면서 제 1 및 제 2팽창밸브(116, 120)를 제어하도록 구성되다.
여기서, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부 판단 기준이 되는 상기 기준습도는, 75% 상대습도로 설정되는 것이 바람직하다.
이는, 히트펌프 모드 조건하에서, 외기습도가 75% 상대습도 이상일 시에, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되는 것으로 나타났기 때문이다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 제 2실시예의 작동예를 도 6과 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 7을 참조하면, 히트펌프 모드 상태에서(S201), 외기온도가 제 1설정온도(-5℃)를 초과하고 제 2설정온도(5℃) 미만인 범위에 포함되는 조건과, 외기습도가 기준습도(75%) 이상인 조건이 모두 만족되는 지를 판단한다(S203).
판단 결과, 외기온도가 제 1설정온도(-5℃)를 초과하고 제 2설정온도(5℃) 미만인 범위에 포함되는 조건과, 외기습도가 기준습도(75%) 이상인 조건이 모두 만족되지 않으면(S203-1), 상기 제어부(320)는, 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판별하고, 이러한 판별에 따라 싱글 팽창모드(320a)로 진입한다(S205).
싱글 팽창모드(320a)의 진입 이후에 대한 작동예는, 상기한 제 1실시예와 동일하다. 따라서, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, (S203) 단계에서의 판단 결과, 외기온도가 제 1설정온도(-5℃)를 초과하고 제 2설정온도(5℃) 미만인 범위에 포함되는 조건과, 외기습도가 기준습도(75%) 이상인 조건이 모두 만족되면(S203-2), 실외열교환기(118)에 아이싱이 발생된 것으로 판별하고, 이러한 판별에 따라 듀얼 팽창모드(320b)로 진입한다(S209).
듀얼 팽창모드(320b)의 진입 이후에 대한 작동예는, 상기한 제 1실시예와 동일하다. 따라서, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 제 2실시예의 열관리 시스템에 의하면, 외기온도와 외기습도 데이터를 근거로 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 판단하는 구조이므로, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 보다 정밀하게 판별할 수 있다.
또한, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생 여부를 보다 정밀하게 판별할 수 있으므로, 실외열교환기(118)의 아이싱 발생에 따른 듀얼 팽창모드(320b) 진입 시점을 보다 정교하게 제어할 수 있다.
특히, 듀얼 팽창모드(320b) 진입 시점을 보다 정교하게 제어할 수 있으므로, 듀얼 팽창모드(320b) 진입에 따른 냉매순환라인(110)내에서의 불안정한 냉매 흐름을 최소화시킬 수 있으며, 이를 통해, 히트펌프 모드의 성능을 개선시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (14)

  1. 압축기와, 고압측 열교환기와, 실외열교환기와, 복수개의 팽창밸브와 저압측 열교환기를 구비하는 히트펌프식 냉매순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서,
    상기 실외열교환기의 상류측에 설치되는 제 1팽창밸브와, 하류측에 설치되는 제 2팽창밸브 및;
    히트펌프 모드 조건 하에서 상기 실외열교환기의 아이싱 발생 여부에 따라, 상기 실외열교환기 상,하류측의 제 1 및 제 2팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실외열교환기에 아이싱이 발생되는 것으로 판단되면, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브가 냉매를 팽창시키는 듀얼 팽창모드에 진입하고,
    상기 실외열교환기에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 중 어느 하나의 팽창밸브만 냉매를 팽창시키는 싱글 팽창모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 싱글 팽창모드 진입 시에, 상기 실외열교환기 하류측의 제 2팽창밸브는 완전히 개방하고, 상류측의 제 1팽창밸브의 개도량을 제어하여, 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 모두의 개도량을 제어하여, 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 모두의 개도량을 제어하여 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 제어하되, 상기 실외열교환기측 냉매 유량을 감소시키는 방향으로 제어하여, 상기 실외열교환기의 온도가 상승되면서 아이싱 발생에 대응할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1 및 제 2팽창밸브 중 어느 하나의 팽창밸브는 개도량을 일정한 상태로 고정시키고, 나머지 팽창밸브는 개도량을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 듀얼 팽창모드 진입 시에, 상기 제 1팽창밸브는 개도량을 일정한 상태로 고정시키고, 상기 제 2팽창밸브는 개도량을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 듀얼 팽창모드 진입 상태에서 상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률을 미리 내장된 로직에 따라 주기적으로 예측하고, 예측한 아이싱 발생확률에 따라 상기 제 2팽창밸브의 개도량을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 듀얼 팽창모드 진입 상태에서, 미리 내장된 아래의 [식 2]를 통해 상기 실외열교환기의 아이싱 발생지수를 미리 설정된 시간 간격을 두고 주기적으로 산출한 다음,
    산출된 아이싱 발생지수와 미리 내장된 기준지수의 크기를 비교하여, 상기 아이싱 발생지수가 기준지수 보다 큰 것으로 확인되면, 상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률이 높은 것으로 예측하고,
    상기 아이싱 발생지수가 기준지수 보다 작은 것으로 확인되면, 상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률이 낮은 것으로 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
    [식 2]
    아이싱 발생지수(I) = 외기온도(Tamb) - 실외열교환기 출구측 냉매온도(Tref)
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률이 높은 것으로 판단될 시에는, 상기 제 2팽창밸브의 개도량을 미리 설정된 크기 만큼 감소시켜, 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 미리 설정된 크기 만큼 저감시키는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실외열교환기의 아이싱 발생확률이 낮은 것으로 판단될 시에는, 상기 제 2팽창밸브의 개도량을 미리 설정된 크기 만큼 증가시켜, 상기 실외열교환기측의 냉매 유량을 미리 설정된 크기 만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 아이싱 발생지수가 기준지수와 동일한 크기일 경우, 상기 제 2팽창밸브의 개도량을 현재의 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    외기온도가 미리 설정된 제 1설정온도를 초과하고, 상기 제 1설정온도보다 크게 설정된 제 2설정온도 미만인 범위에 포함될 시에 상기 실외열교환기에 아이싱이 발생되는 것을 판단하고,
    상기 제 1설정온도를 초과하고, 상기 제 2설정온도 미만인 범위에 포함되지 않을 시에 상기 실외열교환기에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    외기온도가 미리 설정된 제 1설정온도를 초과하고, 상기 제 1설정온도보다 크게 설정된 제 2설정온도 미만인 범위에 포함되는 제 1조건과,
    외기습도가 미리 설정된 기준습도 이상인 제 2조건이 모두 만족될 시에 상기 실외열교환기에 아이싱이 발생된 것으로 판단하고,
    상기 제 1조건과 제 2조건 중 어느 하나라도 만족되지 않을 시에, 상기 실외열교환기에 아이싱이 발생되지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
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