KR101846908B1

KR101846908B1 - 차량용 히트 펌프 시스템

Info

Publication number: KR101846908B1
Application number: KR1020160143463A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 안재영; 김명환; 조완제; 김연호; 최용현; 김태한
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-04-10
Also published as: CN108016232A; US10183544B2; CN108016232B; DE102016224703B4; DE102016224703A1; US20180117985A1

Abstract

차량용 히트펌프 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈과 연결되며, 냉각수가 유동되는 배터리 냉각라인; 상기 배터리 냉각라인에 구비되고, 에어컨 수단의 냉매라인과 연결라인을 통해 연결되며, 내부에 선택적으로 유입되는 냉각수를 냉매와 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절하는 칠러; 냉각라인으로 연결되는 라디에이터와 제1 워터펌프를 포함하며, 전장품을 냉각하도록 상기 냉각라인에 냉각수를 순환시키고, 상기 배터리 냉각라인과 제1 밸브를 통해 연결되는 냉각수단; 및 상기 냉매라인에 구비되는 제2 밸브를 통하여 상기 연결라인과 상기 냉매라인을 선택적으로 연결하는 바이패스 라인을 포함한다.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매와 냉각수가 열교환 되는 칠러를 이용하여 배터리 모듈을 냉각시키고, 전장품과 배터리 모듈의 폐열을 회수하는 다른 하나의 칠러를 이용하여 난방효율을 향상시키도록 하는 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 공기조화장치는 자동차의 실내를 난방하거나 냉방하기 위하여 냉매를 순환시키는 에어컨 시스템을 포함한다.

이러한 에어컨수단은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것으로 압축기의 구동에 의하여 토출되는 냉매가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 증발기에 의한 열교환에 의하여 자동차의 실내를 난방 또는 냉방하도록 구성된다.

즉, 에어컨수단은 여름철 냉방모드 시에는 압축기로부터 압축된 고온, 고압의 기상냉매가 응축기를 통하여 응축된 후 리시버 드라이어 및 팽창밸브를 거쳐 증발기에서의 증발을 통하여 실내의 온도 및 습도를 낮추게 된다.

한편, 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 자동차로 구분된다.

이러한 친환경 차량 중, 전기자동차 또는 하이브리드 차량에는 일반 차량의 공기조화장치와는 달리 별도의 히터가 사용되지 않으며, 친환경 차량에 적용되는 공기조화장치를 통상적으로 히트 펌프 시스템이라 한다.

한편, 전기 자동차의 경우에는 산소와 수소의 화학적 반응 에너지를 전기 에너지로 전환하여 구동력을 발생시키게 되며, 이 과정에서 연료전지 내의 화학적 반응에 의해 열에너지가 발생되는 바, 발생된 열을 효과적으로 제거하는 것이 연료전지의 성능 확보에 있어 필수적이다.

그리고 하이브리드 자동차에서도 일반적인 연료로 작동하는 엔진과 함께, 상기한 연료전지나, 전기 배터리로부터 공급되는 전기를 이용해 모터를 구동시켜 구동력을 발생시키게 되는 바, 연료전지나 배터리, 및 모터로부터 발생되는 열을 효과적으로 제거해야만 모터의 성능을 확보할 수 있게 된다.

이에 따라, 종래 기술에 따른 하이브리드 차량이나 전기 자동차에서는 모터와 전장품, 및 연료전지를 포함하는 배터리의 발열을 방지하도록 냉각수단, 및 히트 펌프 시스템과 함께, 배터리 냉각 시스템이 각각 별도의 밀폐회로로 구성해야만 한다.

따라서, 차량의 전방에 배치되는 쿨링모듈의 크기 및 중량이 증가되고, 엔진룸 내부에서 각각의 히트 펌프 시스템과 냉각수단 및 배터리 냉각 시스템으로 냉매 또는 냉각수를 공급하는 연결배관들의 레이아웃이 복잡해지는 단점이 있다.

또한, 배터리가 최적성능을 발휘되도록 차량의 상태에 따라 배터리를 웜업 또는 냉각시키는 배터리 냉각 시스템이 별도로 구비되는 바, 각 연결배관과 연결하기 위한 다수개의 밸브가 적용되고, 이 밸브들의 빈번한 개폐작동으로 인한 소음 및 진동이 차량 실내로 전달되어 승차감이 저하되는 단점도 있다.

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.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉각수와 냉매가 열교환 되는 하나의 칠러를 이용해 배터리 모듈을 냉각시킴으로써, 시스템의 단순화가 가능한 차량용 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전장품과 배터리 모듈의 폐열을 회수하는 다른 하나의 칠러를 이용하여 난방효율을 향상시키도록 하는 차량용 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 배터리 모듈과 연결되며, 냉각수가 유동되는 배터리 냉각라인; 냉각라인으로 연결되는 라디에이터와 제1 워터펌프를 포함하며, 전장품을 냉각하도록 상기 냉각라인에 냉각수를 순환시키고, 상기 배터리 냉각라인과 제1 밸브를 통해 연결되는 냉각수단; 상기 배터리 냉각라인에 구비되고, 에어컨 수단의 냉매라인과 제1 연결라인을 통해 연결되며, 내부에 선택적으로 유입되는 냉각수를 냉매와 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절하는 제1 칠러; 및 상기 냉각라인과 연결되고, 상기 냉매라인에 구비된 제2 밸브를 통해 제2 연결라인과 연결되며, 내부에 선택적으로 유입되는 고온의 냉각수로부터 폐열을 회수하여 냉각수와 냉매를 열교환시켜 냉매의 온도를 상승시키는 제2 칠러를 포함한다.

상기 에어컨 수단은 상기 냉매라인을 통해 연결되며, 차량의 냉방, 난방, 및 난방/제습 모드에 따라, 증발기를 통과한 외기가 내부 컨덴서에 선택적으로 유입되도록 조절하는 개폐도어가 내부에 구비된 HVAC모듈; 상기 증발기와 상기 내부 컨덴서 사이에서 상기 냉매라인을 통해 연결되는 압축기; 상기 압축기와 상기 증발기 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 어큐뮬레이터; 상기 내부 컨덴서와 상기 냉매라인을 통해 연결되며, 차량의 전방에 배치되는 외부 컨덴서; 상기 외부 컨덴서와 상기 증발기를 연결하는 상기 냉매라인에 구비되는 제1 팽창밸브; 상기 내부 컨덴서와 상기 외부 컨덴서 사이에서 일단이 상기 냉매라인과 연결되고, 타단은 상기 증발기와 상기 제1 팽창밸브 사이에서 상기 냉매라인에 연결되며, 제3 밸브가 구비되는 제습 라인; 상기 내부 컨덴서와 상기 외부 컨덴서 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 제4 밸브를 통해 상기 외부 컨덴서와 상기 제1 팽창 밸브 사이의 상기 냉매라인과 연결되는 제상 라인; 및 상기 제1 연결라인에 구비되는 제2 팽창밸브를 포함한다.

상기 제2 팽창밸브는 냉매로 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우에 작동되며, 상기 제1 연결라인을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 제1 칠러로 유입시킬 수 있다.

상기 제1 밸브는 상기 라디에이터와 상기 제1 칠러 사이에서 상기 전장품과 연결된 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인을 연결하고, 상기 배터리 냉각라인에는 상기 제1 밸브를 통해 상기 제1 칠러와 상기 배터리 모듈을 연결하는 제1 분기라인이 구비되며, 상기 냉각라인에는 상기 라디에이터와 상기 배터리 모듈 사이에서 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인을 선택적으로 연결하는 제5 밸브가 구비되고, 상기 전장품과 상기 제1 밸브의 사이를 연결하는 상기 냉각라인에는 상기 제5 밸브를 통해 상기 라디에이터와 상기 전장품을 연결하는 제2 분기라인이 구비될 수 있다.

상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브는 상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용한 상기 배터리 모듈의 냉각 시에, 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인을 연결하고, 상기 제1, 및 제2 분기라인을 폐쇄할 수 있다.

상기 배터리 모듈을 승온 시킬 경우, 또는 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우, 상기 제1 밸브는 상기 제1 분기라인을 개방하고, 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인의 연결을 폐쇄하며, 상기 제5 밸브는 상기 제2 분기라인을 폐쇄하는 동시에, 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인의 연결을 폐쇄할 수 있다.

차량의 냉방모드에서 상기 배터리 모듈을 냉각하는 경우에는 상기 제3, 및 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인과 상기 제상 라인이 폐쇄될 수 있다.

차량의 냉방모드 미작동 시에 냉매를 이용하여 상기 배터리 모듈을 냉각하는 경우에는 상기 제3, 및 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인과 상기 제상 라인에 폐쇄되고, 상기 제1 팽창밸브의 작동이 중지되며, 상기 제2 팽창밸브가 작동될 수 있다.

상기 라디에이터와 상기 제5 밸브 사이에서 상기 냉각라인에는 리저버 탱크가 구비되고, 상기 리저버 탱크는 상기 라디에이터와 상기 전장품 사이의 냉각라인에 구비되는 제6 밸브를 통해 제3 분기라인과 연결되고, 상기 제1 분기라인과 디가싱(degassing) 라인을 통해 연결될 수 있다.

상기 제2 칠러는 상기 제3 분기라인에 구비되며, 상기 제6 밸브의 작동에 따라 상기 냉각라인과 선택적으로 연결되고, 상기 제2 연결라인은 상기 제1 연결라인에 연결될 수 있다.

차량의 난방모드에서 상기 배터리 모듈과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우에는 상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인과 상기 냉각라인이 연결되며, 상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인은 폐쇄되고, 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 증발기와 연결되는 상기 냉매라인은 폐쇄되며, 상기 제2 연결라인이 개방되고, 상기 제3 밸브와 상기 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인과 상기 제상 라인이 폐쇄되고, 상기 제6 밸브의 작동을 통해 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각라인이 폐쇄된 상태에서, 상기 제3 분기라인이 개방되며, 상기 제1 및 제2 팽창밸브는 작동이 중단될 수 있다.

차량의 난방 및 제습 모드에서 상기 배터리 모듈과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우에는 상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인과 상기 냉각라인이 연결되며, 상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인은 폐쇄되고, 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 증발기와 연결되는 상기 냉매라인은 폐쇄되며, 상기 제2 연결라인이 개방되고, 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인이 개방되고, 상기 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제상라인은 폐쇄되며, 상기 제6 밸브의 작동을 통해 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각라인이 폐쇄된 상태에서, 상기 제3 분기라인이 개방되며, 상기 제1 및 제2 팽창밸브는 작동이 중단될 수 있다.

차량의 난방 및 제상모드에서 상기 배터리 모듈과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우에는 상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인과 상기 냉각라인이 연결되며, 상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인은 폐쇄되고, 상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 증발기와 연결되는 상기 냉매라인은 폐쇄되며, 상기 제2 연결라인이 개방되고, 상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인이 폐쇄되고, 상기 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제상라인은 개방되며, 상기 외부 컨덴서와 연결된 상기 냉매라인이 상기 제4 밸브의 작동을 통해 폐쇄되며, 상기 제6 밸브의 작동을 통해 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각라인이 폐쇄된 상태에서, 상기 제3 분기라인이 개방되고, 상기 제1 및 제2 팽창밸브는 작동이 중단되 수 있다.

상기 디가싱 라인은 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인의 압력균형이 유지되도록 상기 제1 분기라인을 통과하는 냉각수에서 발생된 기포를 상기 리저버 탱크로 배출, 또는 상기 냉각라인을 순환하는 냉각수로부터 발생되어 포집된 기포를 상기 제1 분기라인으로 유입시킬 수 있다.

상기 디가싱 라인은 상기 냉각라인으로 냉각수가 순환되지 않은 상태에서, 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우, 상기 제1 분기라인을 통과하는 냉각수에 포함된 기포 중, 일부를 상기 리저버 탱크로 유입시켜 상기 냉각라인과 상기 제1 분기라인의 압력 차이 발생을 방지할 수 있다.

상기 제1, 제2, 제4, 제5, 및 제6 밸브는 유량의 분배가 가능한 3-Way 밸브 일 수 있다.

상기 내부 컨덴서와 상기 제4 밸브의 사이에서 상기 냉매라인에는 오리피스가 구비되며, 상기 오리피스는 상기 냉매라인을 선택적으로 개폐하거나, 통과하는 냉매를 선택적으로 팽창시킬 수 있다.

상기 제습 라인은 상기 제4 밸브와 상기 오리피스 사이에서 상기 냉매라인과 연결될 수 있다.

상기 제1 칠러와 상기 배터리 모듈 사이에서 상기 배터리 냉각라인에는 제2 워터펌프가 구비될 수 있다.

상기 배터리 모듈과 상기 제1 칠러 사이에서 상기 배터리 냉각라인에는 가열기가 구비되고, 상기 가열기는 상기 배터리 모듈의 승온 시에 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인에서 순환되는 냉각수를 가열하여 상기 배터리 모듈로 유입시키며, 차량의 난방모드, 또는 차량의 난방 및 제상모드에서 선택적으로 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인에서 순환되는 냉각수를 가열할 수 있다.

상기 전장품은 상기 라디에이터와 상기 제1 워터펌프의 사이에서 상기 냉각라인 상에 직렬로 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템에 의하면, 전기자동차 또는 하이브리드 차량에서 냉각수와 냉매가 열교환 되는 하나의 칠러를 이용하여 차량의 모드에 따라 배터리 모듈을 승온 또는 냉각시킴으로써, 시스템의 단순화가 가능해 질 수 있다.

또한, 배터리 모듈이 차량의 모드에 맞게 효율적으로 승온 및 냉각됨으로써, 배터리 모듈의 최적 성능 발휘가 가능해지고, 효율적인 배터리 모듈의 관리를 통해 차량의 전체적인 주행거리를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 히트펌프 시스템은 전장품과 배터리 모듈의 폐열을 선택적으로 회수하는 다른 하나의 칠러를 이용하여 난방 효율을 향상시킬 수 있다.

나아가, 전체 시스템의 간소화를 통해 제작원가 절감 및 중량 축소가 가능하고, 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 냉각수를 이용한 배터리 모듈 냉각시의 작동 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 냉방모드에 따른 전장품과 배터리 모듈 냉각 시의 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 냉방모드가 중지된 상태에서 냉매를 이용한 배터리 모듈 냉각 시의 작동 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 난방모드에 따른 전장품 및 배터리 모듈에서 폐열 회수 시의 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 난방 및 제습 모드에 따른 전장품 및 배터리 모듈에서 폐열 회수 시의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 난방 및 제상 모드에 따른 전장품 및 배터리 모듈에서 폐열 회수 시의 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 블록 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템(100)은 차량에 탑재된 배터리 모듈(B)을 승온 또는 냉각시키거나 상기 배터리 모듈(B) 또는 전장품(15)으로부터 발생된 폐열을 선택적으로 이용하여 난방효율을 향상시키게 된다.

이러한 히트펌프 시스템(100)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 하이브리드 차량 또는 전기자동차에서 상기 전장품(15)을 냉각하기 위한 냉각수단(10)과 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 공조장치인 에어컨 수단(20)에 상호 연동된다.

여기서, 상기 냉각수단(10)은 냉각라인(11)으로 연결되는 라디에이터(12)와 제1 워터펌프(14)를 포함하며, 상기 전장품(15)을 냉각하도록 냉각수를 순환시키게 된다.

상기 전장품(15)은 모터, 전력제어장치, 및 충전기 등을 포함할 수 있다.

상기 라디에이터(12)는 차량의 전방에 배치되며, 후방에는 쿨링팬(13)이 구비되어 쿨링팬(13)의 작동과 외기와의 열교환을 통해 냉각수를 냉각하게 된다.

여기서, 상기 전장품(15)은 상기 라디에이터(12)와 상기 제1 워터펌프(14)의 사이에서 상기 냉각라인(11) 상에 직렬로 배치될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 냉각수단(10)은 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 냉각라인(11)을 따라 순환시킴으로써, 상기 전장품(15)이 과열되지 않도록 냉각시키게 된다.

상기 에어컨 수단(20)은 냉매라인(21)을 통해 연결되는 HVAC 모듈(Heating, Ventilation, and Air Conditioning : 22), 압축기(31), 어큐뮬레이터(33), 외부 컨덴서(35), 제1 팽창밸브(37)를 포함한다.

먼저, 상기 HVAC 모듈(22)은 상기 냉매라인(21)을 통해 연결되며, 차량의 냉방, 난방, 및 난방/제습 모드에 따라, 증발기(27)를 통과한 외기가 내부 컨덴서(23)와 내부히터(25)에 선택적으로 유입되도록 조절하는 개폐도어(29)가 내부에 구비된다.

즉, 상기 개폐도어(29)는 차량의 난방모드에서 상기 증발기(27)를 통과한 외기가 상기 내부 컨덴서(23)와 내부히터(25)로 유입되도록 개방된다. 반대로, 차량의 냉방모드에서 상기 개폐도어(29)는 상기 증발기(27)를 통과하면서 냉각된 외기가 차량 내부로 바로 유입되도록 내부 컨덴서(23)와 내부히터(25) 측을 폐쇄하게 된다.

상기 압축기(31)는 상기 증발기(27)와 상기 내부 컨덴서(23) 사이에서 상기 냉매라인(21)을 통해 연결된다. 이러한 압축기(31)는 기체 상태의 냉매를 압축시킨다.

상기 어큐뮬레이터(33)는 상기 압축기(31)와 증발기(27) 사이에서 냉매라인(21)에 구비된다. 이러한 어큐뮬레이터(33)는 상기 압축기(31)에 기체 상태의 냉매만 공급함으로써, 상기 압축기(31)의 효율 및 내구성을 향상시킨다.

본 실시예에서, 상기 외부 컨덴서(35)는 상기 내부 컨덴서(27)와 상기 냉매라인(21)을 통해 연결된다. 이러한 외부 컨덴서(35)는 상기 라디에이터(12)의 전방에 배치되어 내부로 유입된 냉매를 외기와 상호 열교환 시키게 된다.

상기 제1 팽창밸브(37)는 상기 외부 컨덴서(35)와 상기 증발기(27)를 연결하는 상기 냉매라인(21)에 구비된다. 상기 제1 팽창밸브(37)는 상기 외부 컨덴서(35)를 통과한 냉매를 공급받아 팽창시키게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 히트펌프 시스템(100)은 배터리 냉각라인(101), 제1 칠러(110), 및 제2 칠러(113)를 더 포함한다.

먼저, 상기 배터리 냉각라인(101)은 상기 배터리 모듈(B)과 연결되며, 냉각수가 유동된다. 상기 배터리 모듈(B)은 상기 전장품(15)에 전원을 공급한다. 이러한 배터리 모듈(B)은 냉각수를 통해 냉각되는 수랭식으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 배터리 모듈(B)은 상기 냉각수단(10)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 통해 연결되며, 제2 워터펌프(103)의 작동을 통해 내부에 냉각수가 순환될 수 있다.

상기 제2 워터펌프(103)는 상기 제1 칠러(110)와 상기 배터리 모듈(B) 사이에서 상기 배터리 냉각라인(101)에 구비된다. 이러한 제2 워터펌프(103)는 상기 배터리 냉각라인(101)을 통해 냉각수를 순환시키도록 작동한다.

여기서, 상기 제1 워터펌프(14)와 상기 제2 워터펌프(103)는 전동식 워터펌프 일 수 있다.

상기 제1 칠러(110)는 상기 배터리 냉각라인(101)에 구비되고, 상기 냉매라인(21)과 제1 연결라인(111)을 통해 연결된다. 이러한 제1 칠러(110)는 내부에 유입되는 냉각수와 냉매를 선택적으로 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절한다.

한편, 본 실시예에서, 상기 배터리 모듈(B)과 상기 제1 칠러(110) 사이에서 상기 배터리 냉각라인(101)에는 가열기(105)가 구비될 수 있다.

상기 가열기(105)는 상기 배터리 모듈(B)의 승온이 요구될 경우에 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인(101)에서 순환되는 냉각수를 가열함으로써, 온도가 상승된 냉각수를 상기 배터리 모듈(B)로 유입시킬 수 있다.

또한, 상기 가열기(105)는 차량의 난방모드, 또는 차량의 난방 및 제상모드에서 선택적으로 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인(101)에서 순환되는 냉각수를 가열할 수 있다.

여기서, 상기 냉각수단(10)은 상기 배터리 냉각라인(101)에 제1 밸브(V1)를 통해 선택적으로 연결된다.

상기 제1 밸브(V1)는 상기 라디에이터(12)와 상기 제1 칠러(110) 사이에서 상기 전장품(15)과 연결된 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 연결할 수 있다.

이러한 배터리 냉각라인(101)에는 상기 제1 밸브(V1)를 통해 상기 제1 칠러(110)와 상기 배터리 모듈(B)의 사이에서 각 배터리 냉각라인(101)을 연결하는 제1 분기라인(120)이 구비될 수 있다.

상기 제1 밸브(V1)는 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 선택적으로 연결하거나, 상기 배터리 냉각라인(101)과 상기 제1 분기라인(120)을 선택적으로 연결하여 냉각수의 유동 흐름을 제어한다.

즉, 상기 제1 밸브(V1)는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 이용한 상기 배터리 모듈(B)의 냉각할 경우, 상기 라디에이터(12)와 연결되는 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 연결하고, 상기 제1 분기라인(120)은 폐쇄할 수 있다.

또한, 상기 제1 밸브(V1)는 상기 배터리 모듈(B)을 승온 시킬 경우, 또는 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈(B)을 냉각할 경우에 상기 제1 분기라인(120)을 개방하고, 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 연결을 폐쇄할 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 칠러(110)에서 냉매와 열교환이 완료된 저온의 냉각수는 제1 밸브(V1)에 의해 개방된 상기 제1 분기라인(120)을 통해 상기 배터리 모듈(B)로 유입됨으로써, 효율적으로 상기 배터리 모듈(B)을 냉각시킬 수 있다.

반면, 상기 배터리 모듈(B)을 승온할 경우에는 제1 밸브(V1)의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인(101)을 따라 순환하는 냉각수가 상기 라디에이터(12)로 유입되는 것을 방지함으로써, 상기 가열기(105)의 작동을 통해 가열된 냉각수를 상기 배터리 모듈(130)로 유입시켜 신속하게 배터리 모듈(130)을 승온 시킬 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제2 칠러(113)는 상기 냉각라인(101)과 연결되고, 상기 냉매라인(21)에 구비된 제2 밸브(V2)를 통해 제2 연결라인(115)과 연결된다.

이러한 제2 칠러(113)는 상기 배터리 모듈(B)과 상기 전장품(15)에서 발생된 열에 의해 가열된 상태로, 내부에 선택적으로 유입되는 고온의 냉각수로부터 폐열을 회수하여 냉각수와 냉매를 열교환시켜 냉매의 온도를 상승시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 에어컨 수단(20)은 제습 라인(41), 제상라인(43), 및 제2 팽창밸브(45)를 더 포함한다.

먼저, 상기 제습 라인(41)의 일단은 상기 내부 컨덴서(23)와 상기 외부 컨덴서(35) 사이에서 상기 냉매라인(21)과 연결된다. 상기 제습 라인(41)의 타단은 상기 증발기(27)와 상기 제1 팽창밸브(37) 사이에서 상기 냉매라인(21)에 연결된다. 이러한 제습 라인(41)에는 제3 밸브(V3)가 구비된다.

즉, 상기 제습 라인(41)은 차량의 난방 및 제습 모드에서 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 개방될 수 있다.

상기 제상 라인(43)은 상기 내부 컨덴서(23)와 상기 외부 컨덴서(35) 사이에서 상기 냉매라인(21)에 구비되는 제4 밸브(V4)를 통하여 상기 외부 컨덴서(35)와 상기 제1 팽창밸브(37) 사이의 상기 냉매라인(21)과 연결된다.

이러한 제상라인(43) 차량의 난방 및 제상 모드에서 상기 제4 밸브(V4)의 작동을 통해 선택적으로 개방될 수 있다.

여기서, 상기 내부 컨덴서(23)와 상기 제4 밸브(V4)의 사이에서 상기 냉매라인(21)에는 오리피스(39)가 구비될 수 있다.

상기 오리피스(39)는 상기 내부 컨덴서(23)로부터 배출된 냉매를 팽창시키도록 기능한다. 또한, 상기 오리피스(39)는 냉방, 난방, 및 난방/제습 모드에 따라 선택적으로 냉매의 팽창 없이 순환시키는 밸브의 기능을 수행할 수 있다.

즉, 상기 오리피스(39)는 상기 냉매라인(21)을 선택적으로 개폐하거나, 통과하는 냉매를 선택적으로 팽창시킬 수 있다.

여기서, 상기 제습 라인(41)은 상기 제4 밸브(V3)와 상기 오리피스(39) 사이에서 상기 냉매라인(21)과 연결될 수 있다.

그리고 상기 제2 팽창밸브(45)는 상기 외부 컨덴서(35)와 상기 제1 칠러(110) 사이에서 상기 제1 연결라인(111)에 구비된다.

상기 제2 팽창밸브(45)는 냉매로 상기 배터리 모듈(B)을 냉각할 경우에 작동된다. 이러한 제2 팽창밸브(45)는 상기 제1 연결라인(111)을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 저온 상태로 상기 제1 칠러(110)에 유입시킬 수 있다.

즉, 상기 제2 팽창밸브(45)는 상기 외부 컨덴서(35)로부터 배출된 응축된 냉매를 팽창시켜 그 온도를 저하시킨 상태로 상기 제1 칠러(110)에 유입시킴으로써, 상기 제1 칠러(110)의 내부를 통과하는 냉각수의 수온을 더욱 저하시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 배터리 모듈(B)에는 상기 제1 칠러(110)를 통과하면서 수온이 낮아진 냉각수가 유입되어 보다 효율적으로 냉각될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 냉각라인(11)에는 상기 라디에이터(12)와 상기 배터리 모듈(B) 사이에서 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 선택적으로 연결하는 제5 밸브(V5)가 구비된다.

또한, 상기 냉각라인(11)에는 상기 전장품(15)과 상기 제1 칠러(110)의 사이에서 상기 제5 밸브(V5)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)와 상기 전장품(15) 사이를 연결하는 제2 분기라인(130)이 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제5 밸브(V5)는 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수를 이용해 상기 배터리 모듈(B)을 냉각할 경우에 상기 제2 분기라인(130)을 폐쇄할 수 있다.

이에 따라, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 제5 밸브(V5)의 작동을 통해 상기 냉각라인(11)과 연결된 상기 배터리 냉각라인(101)을 따라 유동되면서, 상기 배터리 모듈(B)을 냉각하게 된다.

반면, 상기 제5 밸브(V5)는 냉각수를 이용해 상기 전장품(15) 만을 냉각할 경우에 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 연결을 폐쇄하며, 상기 제2 분기라인(130)을 개방할 수 있다.

즉, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수가 상기 제2 분기라인(130)을 통해 상기 전장품(15)으로 유입됨으로써, 상기 전장품(15)을 신속하게 냉각할 수 있다.

또한, 상기 제5 밸브(V5)는 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈(B)을 냉각할 경우, 또는 상기 배터리 모듈(B)의 웜업 및 승온할 경우에 상기 제2 분기라인(130)을 개방하고, 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 연결을 폐쇄할 수 있다.

한편, 상기 라디에이터(12)와 상기 제5 밸브(V5) 사이에서 상기 냉각라인(11)에는 리저버 탱크(16)가 구비될 수 있다. 상기 리저버 탱크(16)는 상기 라디에이터(12)로부터 유입되는 냉각이 완료된 냉각수가 저장될 수 있다.

이러한 리저버 탱크(16)는 상기 라디에이터(12)와 상기 전장품(15) 사이의 상기 냉각라인(11)에 구비되는 제6 밸브(V6)를 통해 제3 분기라인(140)과 연결된다.

여기서, 상기 제2 칠러(113)는 상기 제3 분기라인(140)에 구비되어 상기 제6 밸브(V6)의 작동에 따라, 선택적으로 상기 냉각라인(11)과 연결된다. 이에 따라, 냉각수는 상기 제3 분기라인(140)을 통해 상기 제2 칠러(113)로 유입될 수 있다.

또한, 상기 제2 연결라인(115)은 상기 제1 연결라인(111)과 연결된다.

본 실시예에서, 상기 제3 분기라인(140)은 차량의 난방모드에서 상기 배터리 모듈(B)과 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 경우, 상기 제6 밸브(V6)의 작동을 통해 상기 라디에이터(12)와 연결되는 상기 냉각라인(11)이 폐쇄된 상태에서 개방된다.

그리고 상기 리저버 탱크(16)는 상기 제1 분기라인(120)과 디가싱(degassing) 라인(150)을 통해 연결될 수 있다.

상기 디가싱 라인(150)은 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 압력균형이 유지되도록 상기 제1 분기라인(120)을 통과하는 냉각수에서 발생된 기포를 상기 리저버 탱크(16)로 배출, 또는 상기 냉각라인(11)을 순환하는 냉각수로부터 발생되어 포집된 기포를 상기 제1 분기라인(120)으로 유입시킬 수 있다.

또한, 상기 디가싱 라인(150)은 상기 냉각라인(11)으로 냉각수가 순환되지 않은 상태에서, 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈(B)을 냉각할 경우에 상기 제1 분기라인(120)을 통과하는 냉각수에 포함된 기포 중, 일부를 상기 리저버 탱크(16)로 유입시켜 상기 냉각라인(11)과 상기 제1 분기라인(120)의 압력 차이 발생을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 리저버 탱크(16)가 상기 라디에이터(12)와 상기 배터리 모듈(B)의 사이에서 상기 냉각라인(11)에 구비되고, 상기 디가싱 라인(150)이 상기 제1 분기라인(120)에 연결되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 리저버 탱크(16)가 상기 라디에이터(12)와 상기 배터리 모듈(B)의 사이에서 상기 배터리 냉각라인(101)에 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 디가싱 라인(150)은 상기 제2 분기라인(130)에 연결될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1, 제2, 제4, 제5, 및 제6 밸브(V1, V2, V4, V5, V6)는 유량의 분배가 가능한 3-Way 밸브일 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템(100)의 각 모드별 작동 및 작용을 도 2 내지 도 7을 통하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템(100)에서 냉각수를 이용한 배터리 모듈 냉각시의 작동을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 냉각수를 이용한 배터리 모듈 냉각시의 작동 상태도이다.

도 2를 참조하면, 상기 냉각수단(10)은 상기 전장품(15)의 냉각을 위하여 작동된다.

이 때, 상기 제1 밸브(V1)는 상기 라디에이터(12)와 연결되는 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 연결하고, 상기 제1 분기라인(120)을 폐쇄한다.

상기 제5 밸브(V5)는 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 연결한 상태에서, 상기 제2 분기라인(130)을 폐쇄한다. 상기 제6 밸브(V6)는 상기 라디에이터(12)와 상기 전장품(15)을 연결하는 상기 냉각라인(11)을 개방하고, 상기 제3 분기라인(140)을 폐쇄한다.

그러면 상기 배터리 냉각라인(101)과 상기 냉각라인(11)은 상기 제1, 및 제5 밸브(V1, V5)에 의해 서로 연결되고, 냉각수가 순환하는 하나의 폐쇄된 회로를 형성할 수 있다.

이에 따라, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 제1, 제2 워터펌프(14, 103)의 작동을 통해 상기 배터리 모듈(B)과 상기 전장품(15)을 순차적으로 냉각시키도록 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)을 순환한다.

즉, 상기 라디에이터(12)로부터 배출된 냉각된 냉각수는 배터리 냉각라인(101)을 통해 상기 배터리 모듈(B)로 유입되고, 상기 배터리 모듈(B)을 냉각한다.

그런 후, 냉각수는 작동이 OFF 된 가열기(105)와 상기 제1 칠러(110)를 통과하여 상기 냉각라인(11)을 통해 상기 전장품(15)을 통과하여 다시 상기 라디에이터(12)로 유입된다.

즉, 라디에이터(12)에서 냉각된 저온의 냉각수는 상기 배터리 모듈(B)을 먼저 냉각시키므로 배터리 모듈(B)을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

한편, 상기 에어컨 수단(20)은 차량의 냉방모드가 작동되지 않기 때문에 작동되지 않는다.

차량의 냉방 모드에 따른 배터리 모듈 냉각 시, 작동을 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 냉방모드에 따른 전장품과 배터리 모듈 냉각 시의 작동 상태도이다.

도 3을 참조하면, 상기 전장품(15)의 냉각을 위하여 냉각수단(10)이 작동된다.

이 때, 상기 제1 밸브(V1)는 상기 제1 분기라인(120)을 개방하고, 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 연결을 폐쇄한다. 상기 제5 밸브(V5)는 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 연결을 폐쇄하며, 상기 제2 분기라인(130)을 개방한다.

그리고 상기 제6 밸브(V6)는 상기 제3 분기라인(140)을 폐쇄하고, 상기 라디에이터(12)와 상기 전장품(15)을 연결하는 상기 냉각라인(11)을 개방한다.

이에 따라, 상기 냉각수단(10)의 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)은 상기 제1, 및 제2 분기라인(120, 130)을 통하여 각각 독립적으로 냉각수가 순환되는 폐쇄된 회로를 형성할 수 있다.

즉, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 전장품(15)을 냉각시키도록 상기 냉각라인(11)과 상기 분기라인(130)을 순환한다.

그리고 상기 제1 칠러(110)를 통과한 냉각수는 상기 제2 워터펌프(103)의 작동을 통해 상기 배터리 모듈(B)을 냉각시키도록 상기 배터리 냉각라인(101)과 상기 제1 분기라인(120)을 순환한다.

상기 배터리 냉각라인(101)을 순환하는 냉각수는 상기 제1 칠러(110)에서 냉매와 열교환을 통해 냉각되며, 상기 배터리 모듈(B)에 공급된다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(B)은 냉각된 냉각수에 의해 냉각된다.

여기서, 상기 디가싱 라인(150)은 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 압력균형이 유지되도록 상기 제1 분기라인(120)을 통과하는 냉각수에서 발생된 기포를 상기 리저버 탱크(16)로 배출하거나 상기 냉각라인(11)을 순환하는 냉각수로부터 발생되어 포집된 기포를 상기 제1 분기라인(120)으로 유입시킬 수 있다.

한편, 상기 에어컨 수단(20)은 차량 실내를 냉방하도록 냉매라인(21)을 따라 냉매를 순환시켜 실내를 냉방하게 된다.

여기서, 상기 제3, 및 제4 밸브(V3, V4)의 작동을 통해 상기 제습 라인(41), 및 상기 제상 라인(43)이 폐쇄된다.

또한, 상기 제2 밸브(V2)가 상기 외부 컨덴서(35)와 상기 증발기(27) 사이에서 상기 냉매라인(21)을 상호 연결함에 따라, 상기 제1 연결라인(111)은 상기 냉매라인(21)과 연결된다.

따라서, 상기 외부 컨덴서(35)에서 배출된 일부의 냉매는 제1 연결라인(111)으로 유입되고, 상기 제2 팽창밸브(45)의 작동을 통해 팽창되어 저온저압의 상태가 되고, 상기 제1 연결라인(111)과 연결되는 상기 제1 칠러(110)로 유입된다.

그런 후, 상기 제1 칠러(110)에 유입된 냉매는 냉각수와 열교환 되고, 상기 제1 연결라인(111)을 통해 상기 어큐뮬레이터(33)로 유입된다.

즉, 상기 배터리 모듈(B)을 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수는 저온저압의 냉매와 상기 제1 칠러(110)의 내부에서 열교환을 통해 냉각된다. 냉각된 냉각수는 상기 배터리 냉각라인(101)을 통해 다시 배터리 모듈(B)로 공급된다.

즉, 냉각수는 전술한 바와 같은 작동을 반복 수행하면서 상기 배터리(B)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

한편, 상기 외부 컨덴서(35)에서 배출된 나머지 냉매는 차량의 실내를 냉방하도록 상기 냉매라인(21)을 통해 유동되고, 상기 제1 팽창밸브(37), 상기 증발기(27), 상기 어큐뮬레이터(33), 상기 압축기(31), 상기 내부 컨덴서(23)를 순차적으로 통과한다.

여기서, 상기 HVAC 모듈(22)로 유입되는 외기는 상기 증발기(27)로 유입된 저온 상태의 냉매에 의해 상기 증발기(27)를 통과하면서 냉각된다.

이 때, 상기 개폐도어(29)는 냉각된 외기가 상기 내부 컨덴서(23)와 내부히터(25)를 통과하지 않도록 상기 내부 컨덴서(23)로 통과하는 부분을 폐쇄한다. 따라서, 냉각된 외기는 차량의 내부로 직접 유입됨으로써, 차량 실내를 냉방할 수 있다.

그런 후, 냉매는 상기 오리피스(39)를 통과하여 상기 외부 컨덴서(35)에 유입되고, 상기 외부 컨덴서(35)를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 응축된다.

이 때, 상기 오리피스(39)는 밸브로 작동할 수 있다.

즉, 전술한 과정을 반복 수행하면서 냉매는 차량의 냉방모드에서 실내를 냉방하는 동시에, 상기 제1 칠러(110)를 통과하면서 열교환을 통해 냉각수를 냉각시키게 된다.

본 실시예에서, 차량의 냉방모드가 중지된 상태에서 냉매를 이용한 배터리 모듈 냉각 시, 작동을 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 냉방모드가 중지된 상태에서 냉매를 이용한 배터리 모듈 냉각 시의 작동 상태도이다.

도 4를 참조하면, 냉매를 이용해 배터리 모듈(B)을 냉각하는 경우, 상기 에어컨 수단(20)의 제1 팽창밸브(37)는 작동이 중지되어 상기 증발기(27)로 냉매의 유입이 방지된다.

이에 따라, 냉매는 상기 압축기(31)로부터 상기 외부 컨덴서(35)로 유입되어 외기와의 열교환을 통해 응축된다. 그런 후, 냉매는 상기 외부 컨덴서(35)로부터 배출되고, 상기 제2 밸브(V2)가 냉매라인(21)을 연결함에 따라, 상기 제1 연결라인(111)으로 유입된다.

상기 제1 연결라인(111)으로 유입된 냉매는 상기 제2 팽창밸브(45)의 작동을 통해 팽창되어 저온저압의 상태가 되고, 상기 제1 칠러(110)를 통과한다.

상기 제1 칠러(110)에 유입된 냉매는 냉각수와 열교환 되고, 상기 제1 연결라인(111)을 통해 상기 어큐뮬레이터(33)로 유입된다.

여기서, 상기 제1 밸브(V1)는 상기 제1 분기라인(120)을 개방하고, 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 연결을 폐쇄할 수 있다.

또한, 상기 제5 밸브(V5)는 상기 제2 분기라인(130)과, 상기 냉각라인(11)과 상기 배터리 냉각라인(101)의 연결을 폐쇄할 수 있다.

즉, 상기 배터리 모듈(B)을 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수는 저온저압의 냉매와 상기 제1 칠러(110)의 내부에서 열교환을 통해 냉각된다. 냉각된 냉각수는 상기 배터리 냉각라인(101)과 상기 제1 분기라인(120)을 통해 다시 배터리 모듈(B)로 공급된다.

이에 따라, 상기 배터리 모듈(130)에는 상기 제1 칠러(110)에서 냉매와의 열교환을 통해 냉각된 냉각수가 제2 워터펌프(103)의 작동을 통해 유입된다.

따라서, 냉각수는 전술한 바와 같은 작동을 반복 수행하면서 상기 배터리(B)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

한편, 상기 디가싱 라인(150)은 상기 냉각라인(11)으로 냉각수가 순환되지 않은 상태에서, 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈(B)을 냉각함에 따라, 상기 제1 분기라인(120)을 통과하는 냉각수에 포함된 기포 중, 일부를 상기 리저버 탱크(16)로 유입시켜 상기 냉각라인(11)과 상기 제1 분기라인(120)의 압력 차이 발생을 방지한다.

한편, 상기 제1 칠러(110)를 통과한 냉매는 상기 어큐뮬레이터(33)를 통과하여 다시 상기 압축기(31), 상기 내부 컨덴서(23)를 순차적으로 통과한다.

이 때, 상기 오리피스(39)는 밸브로 작동할 수 있다.

여기서, 상기 제습 라인(41), 및 상기 제상 라인(43)은 상기 제3, 및 제4 밸브(V3, V4)의 작동을 통해 폐쇄된다.

한편, 상기 냉각수단(10)은 상기 전장품(15)의 냉각요구에 따라 선택적으로 작동할 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 냉각수단(10)이 작동되지 않는 것을 실시예로 하여 설명한다.

그러나, 상기 전장품(15)의 냉각이 요구되면, 상기 제5 밸브(V5)와 상기 제6 밸브(V6)의 작동을 통해 상기 냉각라인(11)과 상기 제2 분기라인(130)이 개방된다.

이 때, 상기 냉각라인(11)은 상기 배터리 냉각라인(101)과 연결되지 않게 된다. 이에 따라, 상기 냉각수단(10)과 상기 배터리 모듈(B)에서 냉각수는 각각 폐쇄된 회로를 통해 독립적으로 유동된다.

즉, 상기 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 상기 제1 워터펌프(14)의 작동을 통해 상기 전장품(15)을 냉각시키도록 상기 냉각라인(11)을 순환한다.

반면, 상기 배터리 냉각라인(101)을 순환하는 냉각수는 상기 제1 칠러(110)에서 냉매와 열교환을 통해 냉각되며, 상기 배터리 모듈(B)에 공급된다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(B)은 냉매와 열교환을 통해 냉각된 냉각수에 의해 냉각된다

즉, 상기 배터리 모듈(B)에는 상기 제1 칠러(110)에서 냉매와의 열교환을 통해 냉각된 냉각수가 제2 워터펌프(103)의 작동을 통해 유입된다. 따라서, 냉각된 냉각수는 상기 배터리 모듈(B)을 효율적으로 냉각할 수 있다.

본 실시예에서, 차량의 난방모드에 따른 상기 전장품, 및 상기 배터리 모듈에서 폐열 회수 시, 작동을 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 난방모드에 따른 전장품 및 배터리 모듈에서 폐열 회수 시의 작동 상태도이다.

도 5를 참조하면, 차량의 난방모드에서 상기 배터리 모듈(B), 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 경우, 상기 제1 및 제5 밸브(V1, V5)의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인(101)과 상기 냉각라인(11)이 연결되고, 상기 제1, 및 제2 분기라인(120, 130)은 폐쇄된다.

상기 증발기(27)와 연결되는 상기 냉매라인(21)은 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 폐쇄되며, 상기 제2 연결라인(115)이 개방된다. 이에 따라 냉매는 상기 제2 연결라인(115)을 통해 상기 제2 칠러(113)로 유입된다.

그리고 상기 제습라인(41)과 상기 제상 라인(43)이 상기 제3, 및 제4 밸브(V3, V4)의 작동을 통해 폐쇄된다.

이 때, 상기 제6 밸브(V6)는 상기 전장품(15)이 상기 라디에이터(12)와 연결되지 않도록 상기 냉각라인(11)의 연결을 폐쇄하고, 동시에, 상기 제3 분기라인(140)을 개방한다.

이에 따라, 상기 전장품(15)에서 발생된 폐열과 상기 배터리 모듈(B)에서 발생된 폐열로 인해 온도가 상승된 냉각수는 상기 제1, 및 제2 워터펌프(14, 103)의 작동을 통해 상기 제2 칠러(113)를 통과하게 된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 팽창밸브(37, 45)는 작동이 중단된다.

따라서, 상기 외부 컨덴서(35)로부터 배출된 냉매는 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 개방된 상기 제2 연결라인(115)으로 유입된다. 그런 후, 냉매는 상기 제2 연결라인(115)을 통해 상기 제2 칠러(113)로 유입되고, 상기 제2 칠러(113)에서 온도가 상승된 냉각수와 열교환 된다.

즉, 상기 전장품(15)과 상기 배터리 모듈(B)에서 발생된 폐열은 상기 제2 칠러(113)에서 상기 냉매의 온도를 상승시킨다.

온도가 상승된 냉매는 제2 연결라인(115)을 통해 상기 어큐뮬레이터(33)를 통과한 후, 상기 압축기(31)로 유입된다. 그리고 냉매는 상기 압축기(31)로부터 고온 고압의 상태로 압축되어 상기 내부 컨덴서(23)로 유입된다.

여기서, 상기 개폐도어(29)는 상기 HVAC 모듈(22)로 유입되어 상기 증발기(27)를 통과한 외기가 상기 내부 컨덴서(23)를 통과하도록 개방된다.

이에 따라, 외부로부터 유입된 외기는 냉매가 공급되지 않은 상기 증발기(27)를 통과 시, 냉각되지 않은 실온 상태로 유입된다. 유입된 외기는 상기 내부 컨덴서(23)를 통과하면서 고온상태로 변환되고, 선택적으로 작동하는 상기 내부히터(25)를 통과하여 차량 실내로 유입됨으로써, 차량 실내의 난방이 구현될 수 있다.

그런 후, 냉매는 상기 오리피스(39)를 통과하면서 팽창된 상태로, 상기 외부 컨덴서(35)에 유입되고, 상기 외부 컨덴서(35)를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 증발된다.

이 때, 상기 오리피스(39)는 팽창밸브로 작동할 수 있다. 또한, 상기 외부 컨덴서(35)는 증발기의 기능을 수행할 수 있다.

한편, 상기 가열기(105)는 필요에 따라 선택적으로 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인(101)에서 순환되는 냉각수를 가열할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 칠러(113)를 통과하는 냉매는 신속하게 온도가 상승된다.

즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템(100)은 차량의 난방모드에서 상기 전장품(15), 및 상기 배터리 모듈(B)에서 발생되는 폐열원을 냉매의 온도를 상승시키는데 이용함으로써, 압축기(31)의 동력 소모를 줄이고, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 전장품(15)에서만 발생된 폐열을 회수할 경우에는 상기 제5 밸브(V5)의 작동을 통해 상기 냉각라인(11)과 배터리 냉각라인(101)의 연결이 폐쇄되고, 제2 분기라인(140)이 개방된다.

이에 따라, 상기 제2 칠러(113)는 상기 제2 분기라인(130)과 상기 제3 분기라인(140)을 통해 상기 냉각라인(11)이 연결된다. 그러면, 상기 냉각라인(11)과 상기 제2, 및 제3 분기라인(130, 140)을 통과하는 냉각수는 상기 전장품(15)으로부터 발생된 폐열에 의해 온도가 상승되어 상기 제2 칠러(113)로 유입된다.

따라서, 냉매는 상기 제2 연결라인(115)을 통해 제2 칠러(113)로 유입되고, 상기 제2 칠러(113)에서 온도가 상승된 냉각수와 열교환 되면서 온도가 상승된다.

즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템(100)은 상기 배터리 모듈(B)과 상기 전장품(15)의 폐열, 또는, 상기 전장품(15)의 폐열만 선택적으로 이용하여 차량의 실내 난방에 사용할 수 있다.

본 실시예에서, 차량의 난방 및 제습 모드에 따른 상기 전장품, 및 상기 배터리 모듈에서 폐열 회수 시, 작동을 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 난방 및 제습 모드에 따른 전장품 및 배터리 모듈에서 폐열 회수 시의 작동 상태도이다.

도 6을 참조하면, 차량의 난방 및 제습 모드에서 상기 배터리 모듈(B), 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 경우, 상기 제1 및 제5 밸브(V1, V5)의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인(101)과 상기 냉각라인(11)이 연결되고, 상기 제1, 및 제2 분기라인(120, 130)은 폐쇄된다.

그리고 상기 제습라인(41)은 상기 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 개방되고, 상기 제상 라인(43)은 상기 제4 밸브(V4)의 작동을 통해 폐쇄된다.

이에 따라, 상기 전장품(15)에서 발생된 폐열과 상기 배터리 모듈(B)에서 발생된 폐열로 인해 온도가 상승된 냉각수는 상기 제1, 및 제2 워터펌프(14, 103)의 작동을 통해 상기 제2 칠러(113)를 통과하게 된다. 여기서, 상기 제1, 및 제2 팽창밸브(37, 45)는 작동이 중단된다.

여기서, 상기 제습 라인(41)은 상기 외부 컨덴서(35)로 유입되는 냉매 중 일부가 순환되도록 제3 밸브(V3)의 작동을 통해 개방된다. 그리고 상기 제상 라인(43)은 상기 제4 밸브(V4)의 작동을 통해 폐쇄된다.

한편, 상기 제1 팽창밸브(37)와 상기 증발기(27)를 연결하는 상기 냉매라인(21)은 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 폐쇄된다. 그러나, 상기 오리피스(39)를 통과하면서 팽창된 냉매 중 일부가 개방된 상기 제습 라인(41)을 통하여 상기 증발기(27)로 유입된다.

이러한 상태에서, 상기 개폐도어(29)는 상기 HVAC 모듈(22)로 유입되어 상기 증발기(27)를 통과한 외기가 상기 내부 컨덴서(23)를 통과하도록 개방된다.

즉, 상기 HVAC 모듈(22)로 유입되는 외기는 상기 증발기(27)로 유입된 저온 상태의 냉매에 의해 상기 증발기(27)를 통과하면서 제습된다. 그런 후, 상기 내부 컨덴서(23)를 통과하면서 고온상태로 변환되고, 선택적으로 작동하는 상기 내부히터(25)를 통과하여 차량 실내로 유입됨으로써, 차량의 실내를 난방/제습 하게 된다.

그런 후, 냉매는 상기 오리피스(39)를 통과하면서 팽창된 상태로, 상기 외부 컨덴서(35)에 유입되고, 상기 외부 컨덴서(35)를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 응축된다.

이 때, 상기 오리피스(39)는 팽창밸브로 작동할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템(100)은 차량의 난방 및 제습 모드에서 상기 전장품(15), 및 상기 배터리 모듈(B)에서 발생되는 폐열원을 냉매의 온도를 상승시키는데 이용하여 압축기(31)의 동력 소모를 줄이고, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 오리피스(39)를 통과하면서 팽창된 냉매 중 일부를 상기 제습 라인(41)을 통해 상기 증발기(27)로 유입시켜 상기 제1 팽창밸브(37)의 작동 없이도 실내 제습을 수행할 수 있다.

이에 따라, 상기 HVAC 모듈(22)로 유입되는 외기는 상기 증발기(27)로 유입된 저온 상태의 냉매에 의해 상기 증발기(27)를 통과하면서 제습된다. 그런 후, 상기 내부 컨덴서(23)를 통과하면서 고온상태로 변환되고, 선택적으로 작동하는 상기 내부히터(25)를 통과하여 차량 실내로 유입됨으로써, 차량의 실내를 난방/제습 하게 된다.

즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템(100)은 상기 배터리 모듈(B)과 상기 전장품(15)의 폐열, 또는, 상기 전장품(15)의 폐열만 선택적으로 이용하여 차량의 실내 난방에 사용하면서 제습을 함께 수행할 수 있다.

본 실시예에서, 차량의 난방 및 제상 모드에 따른 상기 전장품, 및 상기 배터리 모듈에서 폐열 회수 시, 작동을 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 차량의 난방 및 제상 모드에 따른 전장품 및 배터리 모듈에서 폐열 회수 시의 작동 상태도이다.

여기서, 제상 모드는 상기 외부 컨덴서(35)에 적상(積霜 : frost)이 발생될 경우에 작동된다.

도 7을 참조하면, 차량의 난방 및 제상 모드에서 상기 배터리 모듈(B), 상기 전장품(15)의 폐열을 회수할 경우에는 상기 제1 및 제5 밸브(V1, V5)의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인(101)과 상기 냉각라인(11)이 연결되고, 상기 제1, 및 제2 분기라인(120, 130)은 폐쇄된다.

그리고 상기 외부 컨덴서(35)와 연결된 상기 냉매라인(21)과 상기 제습 라인(41)이 상기 제3 및 제4 밸브(V3, V4)의 작동을 통해 폐쇄된다.

또한, 상기 제상 라인(43)은 상기 제4 밸브(V4)의 작동을 통해 개방된다.

이와 동시에, 상기 전장품(15)을 통과하는 상기 냉각라인(21)과 상기 배터리 냉각라인(101)이 상기 제1, 제5, 및 제6 밸브(V1, V5, V6)의 작동을 통해 연결된다.

이에 따라, 상기 전장품(15)에서 발생된 폐열과 상기 배터리 모듈(B)에서 발생된 폐열로 인해 온도가 상승된 냉각수는 상기 제1, 및 제2 워터펌프(14, 103)의 작동을 통해 상기 제2 칠러(113)를 통과하게 된다.

여기서, 제상 라인(43)은 적상이 발생된 상기 외부 컨덴서(35)에 냉매의 유입을 중단시키고, 냉매를 상기 제2 연결라인(115)을 통해 상기 제2 칠러(110)로 유입시킴으로써, 상기 외부 컨덴서(35)에 적상 증가를 방지하는 동시에, 제상을 수행할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 팽창밸브(37, 45)는 작동이 중단된다.

따라서, 상기 오리피스(39)를 통과한 냉매는 상기 외부 컨덴서(35)의 통과 없이 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 개방된 상기 제2 연결라인(115)으로 유입된다. 그런 후, 냉매는 상기 제2 연결라인(115)을 통해 상기 제2 칠러(113)로 유입되고, 상기 제2 칠러(113)에서 온도가 상승된 냉각수와 열교환 된다.

온도가 상승된 냉매는 상기 어큐뮬레이터(33)를 통과하여 상기 압축기(31)로 유입되고, 압축기(31)로부터 고온 고압의 상태로 압축되어 상기 내부 컨덴서(23)로 유입된다.

한편, 상기 제1 팽창밸브(37)와 상기 증발기(27)를 연결하는 상기 냉매라인(21)은 상기 제2 밸브(V2)의 작동을 통해 폐쇄된다.

그런 후, 냉매는 상기 오리피스(39)를 통과하면서 팽창되고, 다시 제상 라인(43)으로 유입되면서 순환된다.

이 때, 상기 오리피스(39)는 팽창밸브로 작동할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 히트펌프 시스템(100)은 차량의 난방 및 제상 모드에서 상기 전장품(15), 및 상기 배터리 모듈(B)에서 발생되는 폐열원을 냉매의 온도를 상승시키는데 이용함으로써, 압축기(31)의 동력 소모를 줄이고, 난방 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 외부 컨덴서(35)에 적상이 발생될 경우, 상기 제상 라인(43)을 통해 냉매의 유입을 차단함으로써, 보다 신속하게 상기 외부 컨덴서(35)를 제상 할 수 있다.

한편, 본실시예에서는 차량의 난방 모드에서 상기 전장품(15), 및 상기 배터리 모듈(B)의 폐열을 모두 회수하는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 난방모드 또는 난방 및 제습 모드에서 상기 전장품(15)에서 발생된 폐열 만을 회수할 수도 있다.

또한, 상기 배터리 모듈(B)의 온도를 상승시킬 경우, 상기 가열기(105)는 상기 배터리 모듈(B)의 승온 시에 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인(101)에서 순환되는 냉각수를 가열하여 상기 배터리 모듈(B)로 유입시킬 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템(100)을 적용하면, 전기자동차 또는 하이브리드 차량에서 냉각수와 냉매가 열교환 되는 상기 제1 칠러(110)를 이용하여 차량의 모드에 따라 배터리 모듈(B)을 승온 또는 냉각시킴으로써, 시스템의 단순화가 가능해 질 수 있다.

또한, 배터리 모듈(B)이 차량의 모드에 맞게 효율적으로 승온 및 냉각됨으로써, 배터리 모듈(B)의 최적 성능 발휘가 가능해지고, 효율적인 배터리 모듈(B)의 관리를 통해 차량의 전체적인 주행거리를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 히트펌프 시스템(100)은 전장품(15)과 배터리 모듈(B)의 폐열을 선택적으로 회수하는 상기 제2 칠러(113)를 이용하여 난방 효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 냉각수단
11 : 냉각라인
12 : 라디에이터
13 : 쿨링팬
14 : 제1 워터펌프
15 : 전장품
16 : 리저버 탱크
20 : 에어컨 수단
21 : 냉매라인
22 : HVAC 모듈
23 : 내부 컨덴서
25 : 내부히터
27 : 증발기
29 : 개폐도어
31 : 압축기
33 : 어큐뮬레이터
35 : 외부 컨덴서
37 : 제1 팽창밸브
39 : 오리피스
41 : 제습 라인
43 : 제상 라인
45 : 제2 팽창밸브
100 : 히트펌프 시스템
101 : 배터리 냉각라인
103 : 제2 워터펌프
110 : 제1 칠러
111 : 제1 연결라인
113 : 제2 칠러
115 : 제2 연결라인
120, 130, 140 : 제1, 제2, 및 제3 분기라인
150 : 디가싱 라인
B : 배터리 모듈
V1, V2, V3, V4, V5, V6 : 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 및 제6 밸브

Claims

배터리 모듈과 연결되며, 냉각수가 유동되는 배터리 냉각라인;
냉각라인으로 연결되는 라디에이터와 제1 워터펌프를 포함하며, 전장품을 냉각하도록 상기 냉각라인에 냉각수를 순환시키고, 상기 배터리 냉각라인과 제1 밸브를 통해 선택적으로 연결되는 냉각수단;
상기 배터리 냉각라인에 구비되어 내부에 냉각수가 통과되고, 에어컨 수단의 냉매라인과 제1 연결라인을 통해 연결되어 내부에 냉매가 통과되며, 내부에 선택적으로 유입되는 냉각수를 상기 에어컨 수단에서 공급된 냉매와 열교환시켜 냉각수의 온도를 조절하는 제1 칠러; 및
상기 냉각라인과 연결되어 내부에 냉각수가 통과되고, 상기 냉매라인에 구비된 제2 밸브를 통해 제2 연결라인과 연결되어 내부에 냉매가 통과되며, 내부에 선택적으로 유입되는 냉각수로부터 폐열을 회수하면서, 상기 에어컨 수단에서 공급된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 냉매의 온도를 상승시키는 제2 칠러;를 포함하되,
상기 에어컨 수단은
상기 냉매라인을 통해 연결되며, 차량의 냉방, 난방, 및 난방/제습 모드에 따라, 증발기를 통과한 외기가 내부 컨덴서에 선택적으로 유입되도록 조절하는 개폐도어가 내부에 구비된 HVAC모듈;
상기 증발기와 상기 내부 컨덴서 사이에서 상기 냉매라인을 통해 연결되는 압축기;
상기 압축기와 상기 증발기 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 어큐뮬레이터;
상기 내부 컨덴서와 상기 냉매라인을 통해 연결되며, 차량의 전방에 배치되는 외부 컨덴서;
상기 외부 컨덴서와 상기 증발기를 연결하는 상기 냉매라인에 구비되는 제1 팽창밸브;
상기 내부 컨덴서와 상기 외부 컨덴서 사이에서 일단이 상기 냉매라인과 연결되고, 타단은 상기 증발기와 상기 제1 팽창밸브 사이에서 상기 냉매라인에 연결되며, 제3 밸브가 구비되는 제습 라인;
상기 내부 컨덴서와 상기 외부 컨덴서 사이에서 상기 냉매라인에 구비되는 제4 밸브를 통해 상기 외부 컨덴서와 상기 제1 팽창 밸브 사이의 상기 냉매라인과 연결되는 제상 라인; 및
상기 제1 연결라인에 구비되는 제2 팽창밸브;를 포함하고,
상기 제1 밸브는
상기 라디에이터와 연결되는 상기 냉각라인과, 상기 제1 칠러가 구비되는 상기 배터리 냉각라인의 사이에서 상기 전장품과 연결된 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인을 선택적으로 연결하고,
상기 배터리 냉각라인에는 상기 제1 밸브를 통해 상기 제1 칠러를 통과한 냉각수를 상기 배터리 모듈로 직접 유입시켜 상기 배터리 냉각라인이 상기 냉각라인과는 독립된 회로를 형성하도록 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인을 분리시켜 상기 제1 칠러와 상기 배터리 모듈을 상기 배터리 냉각라인과 함께 연결하는 제1 분기라인이 구비되며,
상기 라디에이터로부터 배출된 냉각수가 유동되는 상기 냉각라인과, 상기 배터리 모듈과 연결된 상기 배터리 냉각라인의 사이에서 상기 배터리 냉각라인에는 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인을 선택적으로 연결하는 제5 밸브가 구비되고,
상기 라디에이터로부터 배출된 냉각수가 상기 배터리 모듈의 통과 없이 상기 냉각라인으로 순환시켜 상기 냉각라인이 상기 배터리 냉각라인과는 독립된 회로를 형성하도록 상기 제5 밸브의 작동을 통해 상기 라디에이터와 연결된 상기 냉각라인을 상기 전장품과 상기 제1 밸브의 사이에 구비된 상기 냉각라인과 연결하는 제2 분기라인이 구비되며,
상기 라디에이터와 상기 제5 밸브 사이에서 상기 냉각라인에는 리저버 탱크가 구비되고,
상기 리저버 탱크는 상기 라디에이터와 상기 전장품 사이의 냉각라인에 구비되는 제6 밸브를 통해 제3 분기라인과 연결되고, 상기 제1 분기라인과 디가싱(degassing) 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 팽창밸브는
냉매로 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우에 작동되며, 상기 제1 연결라인을 통해 유입되는 냉매를 팽창시켜 상기 제1 칠러로 유입시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브는
상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 이용한 상기 배터리 모듈의 냉각 시에, 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인을 연결하고, 상기 제1, 및 제2 분기라인을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈을 승온 시킬 경우, 또는 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우,
상기 제1 밸브는 상기 제1 분기라인을 개방하고, 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인의 연결을 폐쇄하며,
상기 제5 밸브는 상기 제2 분기라인을 폐쇄하는 동시에, 상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인의 연결을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
차량의 냉방모드에서 상기 배터리 모듈을 냉각하는 경우에는
상기 제3, 및 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인과 상기 제상 라인이 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
차량의 냉방모드 미작동 시에 냉매를 이용하여 상기 배터리 모듈을 냉각하는 경우에는
상기 제3, 및 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인과 상기 제상 라인에 폐쇄되고,
상기 제1 팽창밸브의 작동이 중지되며, 상기 제2 팽창밸브가 작동되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 칠러는 상기 제3 분기라인에 구비되며, 상기 제6 밸브의 작동에 따라 상기 냉각라인과 선택적으로 연결되고,
상기 제2 연결라인은 상기 제1 연결라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
차량의 난방모드에서 상기 배터리 모듈과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우에는
상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인과 상기 냉각라인이 연결되며, 상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인은 폐쇄되고,
상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 증발기와 연결되는 상기 냉매라인은 폐쇄되며, 상기 제2 연결라인이 개방되고,
상기 제3 밸브와 상기 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인과 상기 제상 라인이 폐쇄되고,
상기 제6 밸브의 작동을 통해 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각라인이 폐쇄된 상태에서, 상기 제3 분기라인이 개방되며,
상기 제1 및 제2 팽창밸브는 작동이 중단되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
차량의 난방 및 제습 모드에서 상기 배터리 모듈과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우에는
상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인과 상기 냉각라인이 연결되며, 상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인은 폐쇄되고,
상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 증발기와 연결되는 상기 냉매라인은 폐쇄되며, 상기 제2 연결라인이 개방되고,
상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인이 개방되고, 상기 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제상라인은 폐쇄되며,
상기 제6 밸브의 작동을 통해 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각라인이 폐쇄된 상태에서, 상기 제3 분기라인이 개방되며,
상기 제1 및 제2 팽창밸브는 작동이 중단되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
차량의 난방 및 제상모드에서 상기 배터리 모듈과 상기 전장품의 폐열을 회수할 경우에는
상기 제1 밸브와 상기 제5 밸브의 작동을 통해 상기 배터리 냉각라인과 상기 냉각라인이 연결되며, 상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인은 폐쇄되고,
상기 제2 밸브의 작동을 통해 상기 증발기와 연결되는 상기 냉매라인은 폐쇄되며, 상기 제2 연결라인이 개방되고,
상기 제3 밸브의 작동을 통해 상기 제습 라인이 폐쇄되고, 상기 제4 밸브의 작동을 통해 상기 제상라인은 개방되며,
상기 외부 컨덴서와 연결된 상기 냉매라인이 상기 제4 밸브의 작동을 통해 폐쇄되며,
상기 제6 밸브의 작동을 통해 상기 라디에이터를 연결하는 상기 냉각라인이 폐쇄된 상태에서, 상기 제3 분기라인이 개방되고,
상기 제1 및 제2 팽창밸브는 작동이 중단되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 디가싱 라인은
상기 냉각라인과 상기 배터리 냉각라인의 압력균형이 유지되도록 상기 제1 분기라인을 통과하는 냉각수에서 발생된 기포를 상기 리저버 탱크로 배출, 또는 상기 냉각라인을 순환하는 냉각수로부터 발생되어 포집된 기포를 상기 제1 분기라인으로 유입시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 디가싱 라인은
상기 냉각라인으로 냉각수가 순환되지 않은 상태에서, 냉매와 열교환된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 모듈을 냉각할 경우, 상기 제1 분기라인을 통과하는 냉각수에 포함된 기포 중, 일부를 상기 리저버 탱크로 유입시켜 상기 냉각라인과 상기 제1 분기라인의 압력 차이 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2, 제4, 제5, 및 제6 밸브는
유량의 분배가 가능한 3-Way 밸브인 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 내부 컨덴서와 상기 제4 밸브의 사이에서 상기 냉매라인에는 오리피스가 구비되며,
상기 오리피스는 상기 냉매라인을 선택적으로 개폐하거나, 통과하는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제습 라인은
상기 제4 밸브와 상기 오리피스 사이에서 상기 냉매라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 칠러와 상기 배터리 모듈 사이에서 상기 배터리 냉각라인에는 제2 워터펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈과 상기 제1 칠러 사이에서 상기 배터리 냉각라인에는 가열기가 구비되고,
상기 가열기는 상기 배터리 모듈의 승온 시에 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인에서 순환되는 냉각수를 가열하여 상기 배터리 모듈로 유입시키며,
차량의 난방모드, 또는 차량의 난방 및 제상모드에서 선택적으로 ON 작동되어 상기 배터리 냉각라인에서 순환되는 냉각수를 가열하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전장품은
상기 라디에이터와 상기 제1 워터펌프의 사이에서 상기 냉각라인 상에 직렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.