KR102651941B1 - 전기자동차용 냉난방 시스템 - Google Patents
전기자동차용 냉난방 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102651941B1 KR102651941B1 KR1020180146450A KR20180146450A KR102651941B1 KR 102651941 B1 KR102651941 B1 KR 102651941B1 KR 1020180146450 A KR1020180146450 A KR 1020180146450A KR 20180146450 A KR20180146450 A KR 20180146450A KR 102651941 B1 KR102651941 B1 KR 102651941B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coolant
- refrigerant
- line
- circulation line
- branch line
- Prior art date
Links
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title description 14
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 220
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 217
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 89
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 83
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 46
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 11
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
- B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
- B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
- B60H1/00392—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
- B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
- B60H1/143—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
- F25B41/26—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves of fluid flow reversing valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
- F25B43/006—Accumulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
본 발명은 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기로 순환시키는 냉매순환라인과, 배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 전장품이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인과, 상기 제1팽창밸브의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시키는 제1냉매분기라인과, 상기 제1냉매분기라인 상에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하는 제2팽창밸브와, 상기 제1냉매분기라인 중 제2팽창밸브 후방에 구비되어, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환시키는 칠러를 포함하여, 배터리용 냉각수의 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서의 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하는 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차에서는 차량 구동을 위한 구동모터나 고전압 정션박스(HV J/BOX), 인버터를 포함한 모터제어기(MCU:Motor Control Unit), 전력변환장치(LDC:Low Voltage DC/DC Converter), 기타 각종 제어기 및 고전압 부품 등의 전장 부품들을 열해 방지 및 내구성능 유지를 위해 냉각하고 있는데, 통상 냉각수를 이용하는 수냉식이 적용되고 있다.
이러한 수냉식에서는 각 전장 부품을 순환한 냉각수의 열을 라디에이터(이하, 전장 라디에이터라 함)를 통해 방출하게 되는데, 전기자동차의 전장 라디에이터는 일반 엔진(내연기관) 자동차에 사용되는 엔진 라디에이터와 마찬가지로 공냉식으로 냉각수의 열을 방출하고 있다.
전기자동차의 경우, 엔진 대신 전장 부품을 수냉식으로 냉각해야 하므로, 기존의 엔진 라디에이터 대신 전장 라디에이터를 설치하여, 냉각팬에 의해 흡입되는 외기 또는 주행풍을 전장 라디에이터로 통과시킴으로써 냉각수의 열을 방출시키는 것이다.
통상 전기자동차의 냉각시스템은 전장 부품(VSD100, MCU, LDC, HV J/BOX, Motor)을 통과하는 냉각수라인, 냉각수의 열을 방출시키기 위한 공냉식 라디에이터, 냉각수 펌프, 냉각팬 등으로 구성되어 있으며, 이때 전장 라디에이터는 에어컨용 콘덴서의 뒤쪽에 배치된다.
에어컨용 콘덴서와 전장 라디에이터는 전후로 배치되어 공통적으로 냉각팬의 흡입공기 또는 주행풍에 의해 냉각되는 공냉식 방식을 적용하고 있지만, 콘덴서는 팽창밸브, 증발기 및 압축기와 함께 독립된 냉동계를 구성하면서 냉매의 열을 공냉식으로 방출시키는 구성이고, 전장 라디에이터는 각종 고전압 전장 부품으로부터 열교환되어 나온 냉각수를 냉각하는 역할을 수행하게 된다.
그러나 전장 라디에이터, 콘덴서 등 종래 냉각모듈의 가장 큰 문제점은 전장 부품 냉각을 위한 전장라디에이터의 방열성능 및 용량 부족을 고려하여 전장 라디에이터의 두께 증대 등을 도모하려 하여도 그 제한된 설치공간으로 인해 한계가 있다는 점이다.
전장 라디에이터의 두께를 증대시키는 경우, 제한된 설치공간에서 콘덴서의 두께를 축소해야 하므로 콘덴서 축소로 인해 차량의 냉방성능이 불리해질 뿐만 아니라, 콘덴서의 두께 유지시에는 전장 라디에이터의 두께 증대로 인해 냉각모듈 전체의 두께가 증가하므로 설치공간 확보가 어려워진다.
그리고 콘덴서가 전장 라디에이터의 전방에 배치되므로 전장 라디에이터에서는 차량 전방으로부터 유입되는 외기의 저항, 즉 통기 저항이 증가하게 되면서 전장 부품의 냉각성능 저하를 초래한다.
종래의 기술로는 공개특허 제10-2012-0059730호(2012.06.11)를 참조할 수 있다.
또한, 낮은 외기온(-20℃)에 장시간 방치 시, 실외컨덴서에 액냉매가 적체되는 현상으로 냉매 부족 현상이 발생하였고, 전기 자동차의 모터 부하 처리시 내연기관 대비 과한 냉각이 필요 없음에 따라 쿨링모듈의 경량화, 원가 절감의 목적으로 공냉식 컨덴서의 유효면적이 축소되어, 냉방성능이 저하되고 고압이 상승하여 압축기 소비전력이 증대되는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 전기자동차용 냉난방 시스템은 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기로 순환시키는 냉매순환라인과, 배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인과, 전장품이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인과, 상기 제1팽창밸브의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시키는 제1냉매분기라인과, 상기 제1냉매분기라인 상에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하는 제2팽창밸브와, 상기 제1냉매분기라인 중 제2팽창밸브 후방에 구비되어, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환 시키는 칠러를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 제1냉각수순환라인에는 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제1워터펌프와, 상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 수가열수단을 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제2냉각수순환라인에는 상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제2워터펌프를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 냉매순환라인 중 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이에 구비되어, 상기 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이의 냉매순환라인을 개폐하는 2웨이밸브와, 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유출단 측에 연결되는 제2냉매분기라인과, 상기 제1냉각수순환라인 중 배터리의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리의 유입단 측에 연결되는 제1냉각수분기라인과, 상기 제2냉각수순환라인 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품의 유입단 측에 연결되는 제2냉각수분기라인과, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환 시키는 수냉컨덴서를 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 상기 제1냉각수분기라인에는 상기 제1냉각수분기라인 상에 구비되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제3워터펌프와, 상기 제1냉각수분기라인 중 제3워터펌프의 유입단 측에 일측이 연결되고, 타측은 수냉컨덴서의 유출단 측에 연결되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 유동시키는 제1냉각수바이패스라인과, 상기 제1냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 배터리라디에이터를 포함한다.
더불어 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 제2냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 전장품라디에이터를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 상기 냉매순환라인 중 전동압축기의 후방에 배치되어, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하는 어큐뮬레이터를 포함한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 제습모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 제습모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 예시도이다.
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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서를 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 수 있는 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6을 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 냉매순환라인(100), 제1냉각수순환라인(200), 제2냉각수순환라인(300), 제1냉매분기라인(400), 제2팽창밸브(410) 및 칠러(420)가 포함되는데, 먼저 상기 냉매순환라인(100)은 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기(110), 실내컨덴서(120), 제1팽창밸브(130), 증발기(140)로 순환시킨다.
그리고 상기 제1냉각수순환라인(200)은 배터리(B)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키고, 상기 제2냉각수순환라인(300)은 전장품(PE)이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시킨다.
도 1을 참조한 상기 냉매순환라인(100), 제1냉각수순환라인(200), 제2냉각수순환라인(300)를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 냉매순환라인(100) 상에는 상기 전동압축기(110)가 구비되는데, 상기 전동압축기(110)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출한 구동신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 유출한다.
그리고 상기 실내컨덴서(120)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 히팅하고, 상기 증발기(140)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각한다.
이때 상기 전동압축기(110)와 상기 실내컨덴서(120)는 냉매순환라인(100)에 의해 서로 연결되는데, 상기 냉매순환라인(100)은 상기 전동압축기(110)의 유출단과 일측이 연결되고, 타측은 상기 실내컨덴서(120)의 유입단과 연결되어, 상기 전동압축기(110)에서 압축된 냉매가 상기 실내컨덴서(120)로 유입된다.
상기 실내컨덴서(120)로 유입된 냉매는 상기 실내컨덴서(120)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기를 히팅하고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
또한, 상기 실내컨덴서(120)와 상기 증발기(140)는 냉매순환라인(100)으로 연결되는데, 상기 냉매순환라인(100)은 상기 실내컨덴서(120)의 유출단과 일측이 연결되고, 타측은 상기 증발기(140)의 유입단과 연결되어, 상기 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매는 상기 증발기(140)로 유입된다.
이때 상기 냉매순환라인(100) 상에는 제1팽창밸브(130)가 구비되는데, 상기 제1팽창밸브(130)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 상기 냉매순환라인(100)을 선택적으로 개폐하고, 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매를 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)시켜, 팽창된 냉매가 상기 증발기(140)로 유입되도록 한다.
상기 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창된 후, 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상기 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기를 냉각하고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
여기서 상기 실내컨덴서(120) 및 증발기(140)는 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비되는데, 상기 공조유닛의 하우징(1) 선단에는 송풍수단(2)이 구비되고, 상기 송풍수단(2)의 후방에는 상기 증발기(140)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 송풍수단(2)의 구동으로 자동차 외부에서 유입된 외기 또는 자동차 실내에서 유입된 내기가 급기로 전환되면서, 상기 증발기(140)를 통과한 후 후방인 자동차 실내로 송풍된다.
그리고 상기 증발기(140)의 후방에는 격벽으로 난방통로(3) 및 냉방통로(4)로 구획되고, 상기 격벽의 선단에는 통로개폐도어(5)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 통로개폐도어(5)의 회전으로 상기 난방통로(3) 또는 냉방통로(4)가 선택적으로 개폐된다.
이때 상기 난방통로(3)에는 상기 실내컨덴서(120)가 구비되어, 상기 난방통로(3)를 따라 유동하는 급기가 상기 실내컨덴서(120)와의 열교환으로 히팅된 후, 자동차 실내로 유입되어 난방이 이루어지도록 한다.
또한, 상기 실내컨덴서(120) 후방에는 PTC(6)가 구비되는데, 상기 PTC(6)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 선택적으로 구동하여 상기 실내컨덴서(120)를 통과한 급기에 방열하여 열을 더하는데, 동계에 자동차 실내 난방 시 부족한 열을 PTC(6)로 보충할 수 있다.
그리고 상기 냉매순환라인(100) 중 전동압축기(110)의 후방에는 어큐뮬레이터(150)가 배치되는데, 상기 어큐뮬레이터(150)는 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하여, 상기 전동압축기(110)로 기상 냉매만 유입되도록 한다.
또한, 상기 냉매순환라인(100) 중 실내컨덴서(120)와 제1팽창밸브(130) 사이에는 2웨이밸브(101)가 구비되는데, 상기 2웨이밸브(101)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 상기 실내컨덴서(120)와 제1팽창밸브(130) 사이의 냉매순환라인(100)을 개폐한다.
여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 제1냉매분기라인(400)이 포함되는데, 상기 제1냉매분기라인(400)은 상기 제1팽창밸브(130)의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기(110)의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시킨다.
더불어 상기 냉매순환라인(100)에는 제2냉매분기라인(500)이 연결되는데, 상기 제2냉매분기라인(500)은 상기 냉매순환라인(100) 중 2웨이밸브(101)의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인(100) 중 2웨이밸브(101)의 유출단 측에 연결되어, 상기 2웨이밸브(101)의 개폐에 따라 선택적으로 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매가 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하게 된다.
그리고 상기 제1냉매분기라인(400) 상에는 제2팽창밸브(410)가 구비되는데 상기 제2팽창밸브(410)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인(400)을 유동하는 냉매를 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)시켜 유출하고, 상기 제1냉매분기라인(400) 중 제2팽창밸브(410) 후방에는 칠러(420)가 구비되는데, 상기 칠러(420)는 상기 제2팽창밸브(410)에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환 시킨다.
이때 상기 제1냉각수순환라인(200)은 배터리(B)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는데, 상기 제1냉각수순환라인(200)은 제1워터펌프(210)와, 수가열수단(220)이 포함된다.
상기 제1냉각수순환라인(200) 상의 상기 제1워터펌프(210)는 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 상기 수가열수단(220)은 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수를 가열한다.
그리고 상기 제1냉각수순환라인(200)에는 제1냉각수분기라인(600)이 연결되는데, 상기 제1냉각수분기라인(600)은 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 배터리(B)의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리(B)의 유입단 측에 연결된다.
이때 상기 제1냉각수순환라인(200) 중 상기 제1냉각수분기라인(600)의 일측이 분기되는 분기지점에는 3웨이밸브(230)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 3웨이밸브(230)의 유로 변경으로 냉각수의 유동경로 개폐 및 경로 변경된다.
상기 제1냉각수분기라인(600)에는 제3워터펌프(610), 제1냉각수바이패스라인(620), 배터리라디에이터(630)이 포함되는데, 상기 제3워터펌프(610)는 상기 제1냉각수분기라인(600) 상에 구비되어, 상기 제1냉각수분기라인(600)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 상기 제1냉각수바이패스라인(620)은 상기 제1냉각수분기라인(600) 중 제3워터펌프(610)의 유입단 측에 일측이 연결되고, 타측은 수냉컨덴서(510)의 유출단 측에 연결되어, 상기 제1냉각수분기라인(600)을 따라 유동하는 냉각수를 유동시키며, 상기 배터리라디에이터(630)는 상기 제1냉각수분기라인(600) 중 수냉컨덴서(510)의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서(510)로 유입되기 전의 냉각수를 공냉 시킨다.
그리고 상기 제2냉각수순환라인(300)은 전장품(PE)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는데, 상기 제2냉각수순환라인(300)에는 제2워터펌프(310)가 포함되어, 상기 제2워터펌프(310)가 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시킨다.
이때 상기 제2냉각수순환라인(300)에는 제2냉각수분기라인(700)이 연결되는데, 상기 제2냉각수분기라인(700)은 상기 제2냉각수순환라인(300) 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품(PE)의 유입단 측에 연결되고, 상기 제2냉각수분기라인(700) 중 수냉컨덴서(510)의 유입단 측에는 전장품라디에이터(710)가 구비되어, 상기 수냉컨덴서(510)로 유입되기 전의 냉각수를 공냉 시킨다.
여기서 상기 제2냉각수순환라인(300) 중 상기 제2냉각수분기라인(700)의 일측이 분기되는 분기지점에는 3웨이밸브(320)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 상기 3웨이밸브(320)의 유로 변경으로 냉각수의 유동경로 개폐 및 경로 변경된다.
그리고 상기 수냉컨덴서(510)은 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600) 및 제2냉각수분기라인(700) 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600) 및 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환 시킨다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 난방모드, 난방 제습모드, 난방 및 배터리 냉각모드, 냉방모드, 냉방 및 배터리 냉각모드 별 냉매 및 냉각수의 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 2를 참조한 난방모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방하고, 냉방통로(4)는 폐쇄하도록 제어된다.
그리고 상기 2웨이밸브(101) 및 제2팽창밸브(410)는 개방 제어되고, 제1팽창밸브(130)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수는 제2워터펌프(310)의 구동으로 제2냉각수순환라인(300)만을 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(20)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.
그리고 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수에 의해 히팅된 후, 상기 제1냉매분기라인(400)에서 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.
이때 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
도 3을 참조한 난방 제습모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방 제습모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방하고, 냉방통로(4)는 폐쇄하도록 제어된다.
그리고 상기 2웨이밸브(101), 제1팽창밸브(130) 및 제2팽창밸브(410)는 각각 개방 제어되고, 상기 냉각수는 제2워터펌프(310)의 구동으로 제2냉각수순환라인(300)만을 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(120)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 상기 냉매순환라인(100)과 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고,
상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매는 상기 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 증발기(140)로 유입되어, 상기 증발기(140)를 통과하면서 자동차 실내로 제공되는 급기에서 습기를 응축시켜 제습한다.
상기 증발기(140)에서 유출된 냉매는 냉매순화라인(100)을 통해 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.
또한, 상기 냉매순환라인(100)에서 분기되어 상기 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하는 냉매는 상기 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.
그리고 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수에 의해 히팅된 후, 상기 냉매순환라인(100)로 합류하여 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.
이때 상기 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
도 4를 참조한 난방 배터리 냉각모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 난방 배터리 냉각모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 개방하고, 냉방통로(4)는 폐쇄하도록 제어된다.
그리고 상기 2웨이밸브(101) 및 제2팽창밸브(410)는 개방 제어되고, 제1팽창밸브(130)는 폐쇄 제어되며, 상기 냉각수는 제1워터펌프(210) 및 제2워터펌프(310)의 구동으로 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 각각 순환하게 제어된다.
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되어, 상기 실내컨덴서(120)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기가 히팅되고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.
이때 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수를 냉각하여 배터리용 냉각수의 냉각이 이루어지고, 상기 칠러(420)로 유출된 냉매는 상기 제1냉매분기라인(400)에서 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.
또한, 상기 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 순환하는 냉각수는 냉매와의 열교환으로 냉각되고, 상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
도 5를 참조한 냉방모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 냉방모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 폐쇄하고, 냉방통로(4)는 개방하도록 제어된다.
그리고 상기 2웨이밸브(101) 및 제2팽창밸브(410)는 폐쇄 제어되고, 제1팽창밸브(130)는 개방 제어되며, 상기 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)의 구동으로 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 제어된다.
여기서 제1냉각수순환라인(200)의 3웨이밸브(230)는 폐쇄 제어되어 배터리용 냉각수는 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)을 따라 순환하고, 제2냉각수순환라인(300)의 3웨이밸브(320)는 제2냉각수분기라인(700)을 따라 냉각수가 순환하게 유로가 변경 제어된다.
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(20)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하고, 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 증발기(140)로 유입된다.
이때 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)에 의해 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 되는데, 여기서 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700) 각각에 배치된 배터리라디에이터(630) 및 전장품라디에이터(710)에 의해 각각 공냉된 후, 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600), 제2냉각수분기라인(700)을 중첩하는 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉매와의 열교환으로 냉매가 방열하여 냉매가 냉각된다.
그리고 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉각된 후 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상기 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
그리고 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 통해 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.
상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
도 6을 참조한 냉방 배터리 냉각모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 냉방 배터리 냉각모드가 선택되면, 상기 공조유닛의 하우징(1) 내부에 구비된 통로개폐도어(5)가 난방통로(3)는 폐쇄하고, 냉방통로(4)는 개방하도록 제어된다.
그리고 상기 2웨이밸브(101)는 폐쇄 제어되고, 제2팽창밸브(410)는 개방 제어되며, 상기 냉각수는 제1워터펌프(210), 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)의 구동으로 제1냉각수순환라인(200)과, 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 제어된다.
여기서 제1냉각수순환라인(200)의 3웨이밸브(230)는 냉각수가 제1냉각수순환라인(200)와 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)을 따라 각각 순환하게 유로 제어되고, 제2냉각수순환라인(300)의 3웨이밸브(320)는 제2냉각수분기라인(700)으로 냉각수가 순환하게 유로를 변경하여 제어한다.
상기한 밸브들 및 워터펌프들의 제어에 의해 냉매는 상기 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 유출되고, 상기 전동압축기(110)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(20)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.
그리고 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하고, 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 증발기(140)로 유입된다.
이때 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)에 의해 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 되는데, 여기서 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700) 각각에 배치된 배터리라디에이터(630) 및 전장품라디에이터(710)에 의해 각각 공냉된 후, 상기 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600), 제2냉각수분기라인(700)을 중첩하는 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉매와의 열교환으로 냉매가 방열하여 냉매가 냉각된다.
그리고 상기 수냉컨덴서(510)에서 냉각된 후 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상기 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.
그리고 상기 증발기(30)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 통해 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.
또한, 상기 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 상기 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창(교축 작용으로 증발이 일어나는 압력까지 냉매를 감압)된 후, 상기 칠러(420)로 유입된다.
이때 상기 칠러(420)로 유입된 냉매는 상기 제1냉각수순환라인(200)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수를 냉각하여 배터리용 냉각수의 냉각이 이루어지고, 상기 칠러(420)로 유출된 냉매는 상기 제1냉매분기라인(400)에서 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.
상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매만이 유출되고, 유출된 기상 냉매가 상기 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 냉매의 순환과정을 이룬다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 배터리 칠러와 폐열 칠러를 통합하여 배터리 냉각수 라인의 워터펌프로만 구동하여 배터리 냉각을 선택적으로 하면서 동시에 난방열원을 얻을 수 있어, 전동압축기의 소비전력을 감소시켜 주행거리를 향상시키고, 종래의 공냉식 실외 컨덴서를 제외하며, 풀(Full) 수냉식 컨덴서로 적용하여, 종래의 공냉식 컨덴서의 액냉매 적체, 유효면적 축소에 따른 냉방성능 저하 및 고압 상승 현상을 방지할 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.
1: 공조유닛의 하우징
2: 송풍수단
3: 난방통로
4: 냉방통로
5: 통로개폐도어
6: PTC
100: 냉매순환라인
101: 2웨이밸브
110: 전동압축기
120: 실내컨덴서
130: 제1팽창밸브
140: 증발기
150: 어큐뮬레이터
200: 제1냉각수순환라인
210: 제1워터펌프
220: 수가열수단
230: 3웨이밸브
300: 제2냉각수순환라인
310: 제2워터펌프
320: 3웨이밸브
400: 제1냉매분기라인
410: 제2팽창밸브
420: 칠러
500: 제2냉매분기라인
510: 수냉컨덴서
600: 제1냉각수분기라인
610: 제3워터펌프
620: 제1냉각수바이패스라인
630: 배터리라디에이터
700: 제2냉각수분기라인
710: 전장품라디에이터
B: 배터리
PE: 전장품
2: 송풍수단
3: 난방통로
4: 냉방통로
5: 통로개폐도어
6: PTC
100: 냉매순환라인
101: 2웨이밸브
110: 전동압축기
120: 실내컨덴서
130: 제1팽창밸브
140: 증발기
150: 어큐뮬레이터
200: 제1냉각수순환라인
210: 제1워터펌프
220: 수가열수단
230: 3웨이밸브
300: 제2냉각수순환라인
310: 제2워터펌프
320: 3웨이밸브
400: 제1냉매분기라인
410: 제2팽창밸브
420: 칠러
500: 제2냉매분기라인
510: 수냉컨덴서
600: 제1냉각수분기라인
610: 제3워터펌프
620: 제1냉각수바이패스라인
630: 배터리라디에이터
700: 제2냉각수분기라인
710: 전장품라디에이터
B: 배터리
PE: 전장품
Claims (12)
- 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기로 순환시키는 냉매순환라인;
배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인;
전장품가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인;
상기 제1팽창밸브의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시키는 제1냉매분기라인;
상기 제1냉매분기라인 상에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하는 제2팽창밸브;
상기 제1냉매분기라인 중 제2팽창밸브 후방에 구비되어, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환 시키는 칠러;를 포함하고,
상기 냉매순환라인 중 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이에 구비되어, 상기 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이의 냉매순환라인을 개폐하는 2웨이밸브와;
상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유출단 측에 연결되는 제2냉매분기라인과;
상기 제1냉각수순환라인 중 배터리의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리의 유입단 측에 연결되는 제1냉각수분기라인과;
상기 제2냉각수순환라인 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품의 유입단 측에 연결되는 제2냉각수분기라인과;
상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환시키는 수냉컨덴서;를 포함하며,
상기 제1냉각수분기라인에는
상기 제1냉각수분기라인 상에 구비되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제3워터펌프와;
상기 제1냉각수분기라인 중 제3워터펌프의 유입단 측에 일측이 연결되고, 타측은 수냉컨덴서의 유출단 측에 연결되어, 상기 제1냉각수분기라인을 따라 유동하는 냉각수를 유동시키는 제1냉각수바이패스라인과;
상기 제1냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 배터리라디에이터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1냉각수순환라인에는
상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제1워터펌프와;
상기 제1냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 수가열수단을 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제2냉각수순환라인에는
상기 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키는 제2워터펌프;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2냉각수분기라인 중 수냉컨덴서의 유입단 측에 구비되어, 상기 수냉컨덴서로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시키는 전장품라디에이터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 냉매순환라인 중 전동압축기의 후방에 배치되어, 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만을 유출하는 어큐뮬레이터;를 포함하는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
난방모드 운전 시,
상기 2웨이밸브 및 제2팽창밸브는 개방 제어되고, 제1팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 냉각수가 제2냉각수순환라인만을 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
난방 제습모드 운전 시,
상기 2웨이밸브, 제1팽창밸브 및 제2팽창밸브는 각각 개방 제어되고, 냉각수가 제2냉각수순환라인만을 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
난방 배터리 냉각모드 운전 시,
상기 2웨이밸브 및 제2팽창밸브는 개방 제어되고, 제1팽창밸브는 폐쇄 제어되며, 냉각수가 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 유동하는데, 상기 제1냉각수순환라인의 3웨이밸브는 폐쇄 제어되어 배터리용 냉각수는 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인을 따라 순환하게 제어되고, 제2냉각수순환라인의 3웨이밸브는 제2냉각수분기라인을 따라 냉각수가 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
냉방모드 운전 시,
상기 2웨이밸브 및 제2팽창밸브는 폐쇄 제어되고, 제1팽창밸브는 개방 제어되며, 냉각수가 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인과, 제2냉각수분기라인을 따라 각각 순환하는데, 제1냉각수순환라인의 3웨이밸브는 폐쇄 제어되어 배터리용 냉각수는 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인을 따라 순환하게 제어되고, 제2냉각수순환라인의 3웨이밸브는 제2냉각수분기라인을 따라 냉각수가 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
냉방 배터리 냉각모드 운전 시,
상기 2웨이밸브는 폐쇄 제어되고, 제2팽창밸브는 개방 제어되며, 냉각수가 제1냉각수순환라인과, 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인과, 제2냉각수분기라인을 따라 각각 순환하는데, 제1냉각수순환라인의 3웨이밸브는 냉각수가 제1냉각수순환라인와 제1냉각수분기라인 및 제1냉각수바이패스라인을 따라 각각 순환하게 제어되고, 제2냉각수순환라인의 3웨이밸브는 제2냉각수분기라인으로 냉각수가 순환하게 제어되는 전기자동차용 냉난방 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180146450A KR102651941B1 (ko) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 전기자동차용 냉난방 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180146450A KR102651941B1 (ko) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 전기자동차용 냉난방 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200061460A KR20200061460A (ko) | 2020-06-03 |
| KR102651941B1 true KR102651941B1 (ko) | 2024-03-28 |
Family
ID=71087362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180146450A KR102651941B1 (ko) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 전기자동차용 냉난방 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102651941B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022222102A1 (zh) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | 浙江智马达智能科技有限公司 | 一种热管理系统、采暖方法、装置、车辆及存储介质 |
| US20230147794A1 (en) * | 2021-11-09 | 2023-05-11 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle cabin and rechargeable energy storage system heating |
| US20230168008A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-01 | Hanon Systems | Dual loop blended cooling |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014000884A1 (fr) | 2012-06-26 | 2014-01-03 | Valeo Systemes Thermiques | Ensemble de conditionnement d'un habitacle et d'au moins une unite fonctionnelle d'un vehicule |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102058119B1 (ko) * | 2014-10-23 | 2019-12-24 | 한온시스템 주식회사 | 차량용 히트 펌프 시스템 |
| KR102552112B1 (ko) * | 2016-07-11 | 2023-07-10 | 한온시스템 주식회사 | 차량용 히트 펌프 시스템 |
-
2018
- 2018-11-23 KR KR1020180146450A patent/KR102651941B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014000884A1 (fr) | 2012-06-26 | 2014-01-03 | Valeo Systemes Thermiques | Ensemble de conditionnement d'un habitacle et d'au moins une unite fonctionnelle d'un vehicule |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200061460A (ko) | 2020-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108698469B (zh) | 车用热泵系统 | |
| EP3594031B1 (en) | Thermal management system | |
| JP4505510B2 (ja) | 車両用空調システム | |
| CN109501552B (zh) | 用于车辆的热泵系统 | |
| WO2015011918A1 (ja) | 車両用空調装置 | |
| JP2020142789A (ja) | 熱管理システム | |
| KR102651941B1 (ko) | 전기자동차용 냉난방 시스템 | |
| KR20210107361A (ko) | 차량용 냉난방 시스템 | |
| KR20160133028A (ko) | 차량용 히트펌프 시스템 | |
| KR102644748B1 (ko) | 차량용 냉난방 시스템 | |
| WO2014136446A1 (ja) | 車両用空調装置 | |
| JP2020121633A (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| US11951805B2 (en) | Heat management system | |
| KR20210079741A (ko) | 차량용 냉난방 시스템 | |
| KR102576259B1 (ko) | 전기자동차용 냉난방 시스템 | |
| CN113352840A (zh) | 车辆的热管理系统 | |
| KR102702473B1 (ko) | 전기자동차용 냉난방 시스템 | |
| KR102622339B1 (ko) | 전기자동차용 냉난방 시스템 | |
| KR20200063382A (ko) | 전기자동차용 냉난방 시스템 | |
| KR20210132965A (ko) | 차량용 열관리 시스템 | |
| KR20220008556A (ko) | 차량용 열관리 시스템 | |
| KR20210094881A (ko) | 차량용 냉난방 시스템 | |
| KR20210096420A (ko) | 차량용 냉난방 시스템 | |
| KR20200053724A (ko) | 차량용 냉난방 시스템 | |
| JP2020097348A (ja) | 車両用空調装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |