KR20240163414A - 통합 열관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 냉매 회로에 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기와 더불어 냉매의 온도를 조절하기 위한 보조 열교환기가 더 마련되고, 복수의 전환밸브를 통해 보조 열교환기를 선택적으로 운용함으로써 상황에 따라 냉매의 효율적인 온도 관리가 수행되어 냉난방 성능이 향상된다.
또한, 보조 열교환기의 경우 외부 공기와 열교환이 수행되도록 구성됨으로써 냉매의 온도가 효율적으로 관리되고, 구조가 단순화되는 통합 열관리 시스템이 소개된다.

Description

통합 열관리 시스템 {INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 통합 열관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매의 온도를 조절하기 위한 열교환기를 추가하고, 추가된 열교환기를 선택적으로 운용하여 상황에 따라 냉매의 효율적인 온도 관리를 통해 냉난방 성능이 향상되도록 하는 통합 열관리 시스템에 관한 것이다.

최근 내연기관 차량의 환경적인 이슈로 인하여 전기차 등이 친환경 차량으로 보급이 확대되는 추세이다. 그러나 기존의 내연기관 차량의 경우 엔진의 폐열을 통하여 실내를 난방할 수 있어 별도의 난방을 위한 에너지가 필요치 않았지만, 전기차 등의 경우 엔진이 없어 열원이 없기 때문에 별도의 에너지를 통하여 난방을 수행하여 하고, 이로 인하여 연비가 하락하는 문제를 가지고 있다. 그리고 이 점은 전기차의 주행가능거리를 단축시켜 잦은 충전이 필요하게 되는 등 불편함을 주고 있는 것이 사실이다.

한편, 차량의 전동화로 인하여 차량의 실내뿐만 아니라, 고전압배터리, 모터 등의 전장부품들의 열관리 니즈도 새로이 추가되었다. 즉, 전기차 등의 경우 실내공간과 배터리, 전장부품 들의 경우 각각 공조에 대한 니즈가 상이하고, 이들을 독립적으로 대응하면서도 효율적으로 협업하여 에너지를 최대한 절약할 수 있는 기술이 필요한 것이다. 이에 따라 각각의 구성에 대하여 독립적으로 열관리를 수행하면서 동시에 전체적인 차량의 열관리를 통합하여 열효율을 증대시키고자 차량의 통합 열관리 개념이 제시되고 있다.

전기차에서 실내 공조를 위한 냉매순환모듈의 경우 전기에너지를 활용하여 냉매가 순환되도록 하는데, 기존의 냉매순환모듈은 전기 에너지의 소모가 크고, 패키지가 증대되는 문제가 있다.

이에 따라, 냉매순환모듈을 소형화하고, 냉매와 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각수로 공조공기의 온도를 조절하는 기술이 개발되고 있다. 이는, Secondary type 공조 시스템이라고 불리며, 실내 냉방시 냉매가 아닌 냉각수로 실내 냉방을 수행한다.

다만, Secondary type 공조 시스템의 경우 냉매의 운용에 따라 냉난방 성능이 결정되는데, 냉매의 운용을 극대화하기 위해 크기를 증대하는데 공간적 한계가 발생되고, 외부 환경에 따라서도 냉매 운용에 따른 성능이 변화된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2014-0147365 A (2014.12.30.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 냉매의 온도를 조절하기 위한 열교환기를 추가하고, 추가된 열교환기를 선택적으로 운용하여 상황에 따라 냉매의 효율적인 온도 관리를 통해 냉난방 성능이 향상되도록 하는 통합 열관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템은 냉매가 순환되며, 압축기, 제1 냉매 열교환기, 팽창밸브, 제2 냉매 열교환기, 보조 열교환기, 복수의 전환밸브가 구비되고, 보조 열교환기는 제1 냉매 열교환기 및 제2 냉매 열교환기와 다른 열교환 매체 또는 다른 온도로 관리되는 열교환 매체를 통해 온도가 관리되며, 제1 냉매 열교환기 또는 제2 냉매 열교환기에 순환되는 냉매가 전환밸브에 의해 선택적으로 보조 열교환기에 유통되도록 구성된 냉매 회로; 및 냉각수가 순환되며, 제1 냉매 열교환기 또는 제2 냉매 열교환기에 유통되는 냉매와 냉각수의 열교환을 통해 공조 또는 부품의 온도를 관리하는 냉각수 회로;를 포함한다.

보조 열교환기는 외부 공기를 통해 냉매의 온도가 조절되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

냉각수 회로는 냉매 회로의 제1 냉매 열교환기와 열교환되는 제1 냉각수 열교환기와 냉각수의 열교환을 통해 공조공기의 온도를 조절하는 제1 실내 열교환기가 포함된 제1 냉각수 라인; 및 냉매 회로의 제2 냉매 열교환기와 열교환되는 제2 냉각수 열교환기와 냉각수의 온도를 조절하는 실외 열교환기와 공조공기의 온도를 조절하는 제2 실내 열교환기가 포함된 제2 냉각수라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 냉각수 라인에서 분기되며, 배터리를 포함하는 제3 냉각수 라인; 및 제1 냉각수 라인에서 분기되며, PE, 제1 라디에이터, 제1 밸브를 포함하는 제4 냉각수 라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

제3 냉각수 라인은 제2 밸브 및 제3 밸브를 매개로 제1 냉각수 라인에 연결되고, 제2 라디에이터를 포함하는 제5 냉각수 라인이 연결된 것을 특징으로 한다.

제2 냉각수 라인은 제3 밸브 및 제4 밸브를 매개로 제3 냉각수 라인에 연결되며, 제5 밸브가 마련되어 제2 냉각수 열교환기를 통과한 냉각수가 실외 열교환기 또는 배터리에 선택적으로 유통되는 것을 특징으로 한다.

보조 열교환기는 실외 열교환기, 제1 라디에이터, 제2 라디에이터의 후방에 배치된 것을 특징으로 한다.

냉매 회로는 압축기, 제1 냉매 열교환기, 팽창밸브, 제2 냉매 열교환기를 포함하는 메인 냉매 라인; 및 메인 냉매 라인에서 분기되며, 보조 열교환기와 복수의 전환밸브를 포함하는 보조 냉매 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전환밸브는 제1 전환밸브와 제2 전환밸브로 구성되고, 제1 전환밸브와 제2 전환밸브는 보조 냉매 라인에서 보조 열교환기의 양측에 배치된 것을 특징으로 한다.

제1 전환밸브는 보조 열교환기 측, 제1 냉매 열교환기의 후단 측, 제2 냉매 열교환기의 후단 측에 연결되는 복수의 포트가 구성되고, 제2 전환밸브는 보조 열교환기 측, 팽창밸브의 전단 측, 제1 냉매 열교환기의 전단 측에 연결되는 복수의 포트가 구성된 것을 특징으로 한다.

제2 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트의 경우 냉매를 팽창 가능하게 구성된 것을 특징으로 한다.

일반 모드의 경우, 냉매가 메인 냉매 라인에만 순환되도록 제1 전환밸브와 제2 전환밸브가 개폐 조절된 것을 특징으로 한다.

하이브리드 모드에서 냉방시, 제1 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 제1 냉매 열교환기의 후단 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 제1 냉매 열교환기의 전단 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제2 전환밸브의 보조 열교환기 측 포트의 경우 완전 개방되는 것을 특징으로 한다.

하이브리드 모드에서 난방시, 제1 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 제2 냉매 열교환기의 후단 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 팽창밸브 전단 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제2 전환밸브의 보조 열교환기 측 포트의 경우 팽창 동작되는 것을 특징으로 한다.

냉매 회로는 압축기, 제1 냉매 열교환기를 포함하는 제1 냉매 라인; 팽창밸브, 제2 냉매 열교환기를 포함하는 제2 냉매 라인; 및 복수의 전환밸브를 매개로 제1 냉매 라인과 제2 냉매 라인에 연결되고, 보조 열교환기를 포함하는 제3 냉매 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전환밸브는 제3 전환밸브와 제4 전환밸브로 구성되고, 제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측, 팽창밸브 측, 보조 열교환기의 일측, 보조 열교환기의 타측에 연결되는 복수의 포트가 구성되며, 제4 전환밸브는 압축기 전단 측, 제2 냉매 열교환기 측, 보조 열교환기의 일측, 보조 열교환기의 타측에 연결되는 복수의 포트가 구성된 것을 특징으로 한다.

일반 모드의 경우, 제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측 포트와 팽창밸브 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제4 전환밸브는 제2 냉매 열교환기 측 포트와 압축기 측 포트가 연통되도록 개방된 것을 특징으로 한다.

하이브리드 모드에서 냉방시, 제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측 포트와 보조 열교환기의 일측 포트가 연통되도록 개방되고 보조 열교환기의 타측 포트와 팽창밸브 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제4 전환밸브는 제2 냉매 열교환기 측 포트와 압축기 측 포트가 연통되도록 개방된 것을 특징으로 한다.

하이브리 모드에서 난방시, 제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측 포트와 팽창밸브 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제4 전환밸브는 제2 냉매 열교환기 측 포트와 보조 열교환기의 타측 포트가 연통되도록 개방되며 보조 열교환기의 일측 포트와 압축기 측 포트가 연통되도록 개방되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 통합 열관리 시스템은 냉매 회로에 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기와 더불어 냉매의 온도를 조절하기 위한 보조 열교환기가 더 마련되고, 복수의 전환밸브를 통해 보조 열교환기를 선택적으로 운용함으로써 상황에 따라 냉매의 효율적인 온도 관리가 수행되어 냉난방 성능이 향상된다.

또한, 보조 열교환기의 경우 외부 공기와 열교환이 수행되도록 구성됨으로써 냉매의 온도가 효율적으로 관리되고, 구조가 단순화된다.

도 1은 본 발명에 따른 통합 열관리 시스템의 냉매 회로를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합 열관리 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 통합 열관리 시스템에서 보조 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 일반 모드에서 냉방을 나타낸 도면.
도 5는 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 하이브리드 모드에서 냉방을 나타낸 도면.
도 6은 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 하이브리드 모드에서 난방을 나타낸 도면.
도 7은 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 하이브리드 모드에서 난방 중 히트펌프를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합 열관리 시스템을 나타낸 도면.
도 9는 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 통합 열관리 시스템에서 보조 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 10은 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 일반 모드에서 냉방을 나타낸 도면.
도 11은 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 하이브리드 모드에서 냉방을 나타낸 도면.
도 12는 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 하이브리드 모드에서 난방을 나타낸 도면.
도 13은 도 8에 도시된 제2 실시예에 따른 통합 열관리 시스템의 하이브리드 모드에서 난방 중 히트펌프를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통합 열관리 시스템에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 통합 열관리 시스템은 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 냉매가 순환되며, 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14), 보조 열교환기(15), 복수의 전환밸브(16)가 구비되고, 보조 열교환기(15)는 제1 냉매 열교환기(12) 및 제2 냉매 열교환기(14)와 다른 열교환 매체 또는 다른 온도로 관리되는 열교환 매체를 통해 온도가 관리되며, 제1 냉매 열교환기(12) 또는 제2 냉매 열교환기(14)에 순환되는 냉매가 전환밸브(16)에 의해 선택적으로 보조 열교환기(15)에 유통되도록 구성된 냉매 회로(100); 및 냉각수가 순환되며, 제1 냉매 열교환기(12) 또는 제2 냉매 열교환기(14)에 유통되는 냉매와 냉각수의 열교환을 통해 공조 또는 부품의 온도를 관리하는 냉각수 회로(200);를 포함한다.

본 발명은 냉매 회로(100)에 순환되는 냉매와 냉각수 회로(200)에 순환되는 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각수의 온도를 조절하고, 냉각 또는 가열된 냉각수가 공조 부품에 유통되어 냉난방 공기를 형성하거나, 전기 부품에 유통되어 전기 부품의 온도를 조절하도록 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 냉매가 순환되는 냉매 회로(100)에는 보조 열교환기(15) 및 복수의 전환밸브(16)가 마련된다. 즉, 냉매 회로(100)에는 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)에 냉매가 순환됨에 따라 제1 냉매 열교환기(12)는 방열되고, 제2 냉매 열교환기(14)는 흡열하게 된다. 이에 따라, 제1 냉매 열교환기(12)는 응축기가 될 수 있고, 제2 냉매 열교환기(14)는 증발기가 될 수 있다.

특히, 냉매 회로(100)에는 보조 열교환기(15)가 더 마련되며, 보조 열교환기(15)는 냉매와 다른 열교환 매체 또는 다른 온도로 관리되는 열교환 매체를 통해 냉매의 온도가 조절되도록 구성된다. 본 발명의 일실시에에 따르면, 제1 냉매 열교환기(12)와 제2 냉매 열교환기(14)는 각각 냉각수 회로(200)에 순환되는 냉각수와 열교환되고, 보조 열교환기(15)는 외부 공기와 열교환되도록 구성될 수 있다. 즉, 보조 열교환기(15)는 외부 공기를 통해 냉매의 온도가 조절되도록 구성됨에 따라 모빌리티의 전면부에서 흡입되는 외기와 열교환될 수 있다.

특히, 냉매 회로(100)에 순환되는 냉매는 복수의 전환밸브(16)에 의해 보조 열교환기(15)에 선택적으로 유통될 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 일반적인 상황의 경우 냉매 회로(100)에서 냉매가 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)에 순환되고, 외부 온도 또는 요구 냉난방 성능에 따라 선택적으로 보조 열교환기(15)에 냉매가 순환됨으로써 냉방 또는 난방시 요구되는 열원이 확보되어 냉난방 성능이 향상될 수 있다.

본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 회로(200)는 복수의 냉각수 라인이 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 냉각수 회로(200)는 냉매 회로(100)의 제1 냉매 열교환기(12)와 열교환되는 제1 냉각수 열교환기(21)와 냉각수의 열교환을 통해 공조공기의 온도를 조절하는 제1 실내 열교환기(22)가 포함된 제1 냉각수 라인(200a); 및 냉매 회로(100)의 제2 냉매 열교환기(14)와 열교환되는 제2 냉각수 열교환기(24)와 냉각수의 온도를 조절하는 실외 열교환기(25)와, 공조공기의 온도를 조절하는 제2 실내 열교환기(23)가 포함된 제2 냉각수라인(200b);을 포함할 수 있다.

또한, 제1 냉각수 라인(200a)에서 분기되며, 배터리(26)를 포함하는 제3 냉각수 라인(200c); 및 제1 냉각수 라인(200a)에서 분기되며, PE(27), 제1 라디에이터(28), 제1 밸브(V1)를 포함하는 제4 냉각수 라인(200d);을 더 포함할 수 있다.

제3 냉각수 라인(200c)은 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)를 매개로 제1 냉각수 라인(200a)에 연결되고, 제2 라디에이터(29)를 포함하는 제5 냉각수 라인(200e)이 연결될 수 있다.

또한, 제2 냉각수 라인(200b)은 제4 밸브(V4) 및 제5 밸브(V5)를 매개로 제3 냉각수 라인(200c)에 연결되며, 제6 밸브(V6)가 마련되어 제2 냉각수 열교환기(24)를 통과한 냉각수가 실외 열교환기(25) 또는 배터리(26)에 선택적으로 유통될 수 있다.

이러한 각각의 냉각수 라인에는 워터펌프(P)가 마련되어 각 워터펌프(P)의 구동을 통해 각 냉각수 라인에서 냉각수가 순환될 수 있고, 제2 냉각수 라인(200b)에는 수가열 히터(H)가 더 마련되어 수가열 히터(H)를 통한 추가적인 열권 공급을 통해 냉각수의 온도가 관리될 수 있다. 수가열 히터(H)는 제2 냉각수 라인(200b)에서 제2 실내 열교환기(23)의 전단에 마련될 수 있으며, 제2 실내 열교환기(23)를 통한 난방 또는 배터리(26) 승온시 선택적으로 구동되어 냉각수의 온도를 상승시킬 수 있다.

제1 실내 열교환기(22)와 제2 실내 열교환기(23)는 공조 케이스에 마련되어 실내에 제공되는 공조공기와 열교환되며, 공조 케이스에는 난방시 열원을 보충하기 위해 PTC가 더 마련될 수 있다.

냉각수 회로(200)에 순환되는 냉각수는 각각의 밸브를 통해 냉각수의 유통 방향이 결정되며, 각 밸브의 개폐 조절을 통해 제1 냉각수 회로(200)에서 제1 냉각수 열교환기(21)가 제1 냉매 열교환기(12)와 열교환함에 따라 생성된 차가운 냉각수가 제1 실내 열교환기(22)에 유통시 냉각 공기가 형성되고, 제2 냉각수 회로(200)에서 제2 냉각수 열교환기(24)가 제2 냉매 열교환기(14)와 열교환함에 따라 생성된 뜨거운 냉각수가 제2 실내 열교환기(23)에 유통시 난방 공기가 형성될 수 있다.

제3 냉각수 라인(200c)은 제1 냉각수 라인(200a)에서 분기되고, 제4 밸브(V4) 및 제5 밸브(V5)의 개폐 여부에 따라 냉각수의 유통방향이 전환됨으로써, 제2 냉각수 라인(200b) 또는 제5 냉각수 라인(200e)의 냉각수가 공유되어 배터리(26)와 냉각수의 온도 관리가 수행될 수 있다.

또한, 제4 냉각수 라인(200d)은 제1 냉각수 라인(200a)에서 분기되며, 제1 밸브(V1)의 개폐 여부에 따라 냉각수의 유통방향이 전환됨으로써, PE(27)와 냉각수의 온도 관리가 수행될 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 냉매 회로(100)에 구비되는 복수의 밸브가 개폐 조절됨으로써, 복수의 냉각수 라인에 순환되는 냉각수가 공유되거나 별도로 순환되어 실내 냉난방을 위한 공조 공기의 생성, 배터리(26)와 PE(27)의 온도 관리 뿐만 아니라 히트펌프의 구현도 가능하다.

한편, 본 발명은 제1 냉매 열교환기(12)와 제2 냉매 열교환기(14)를 통한 냉매와 냉각수의 온도 관리의 효율성 증대를 위해, 보조 열교환기(15)와 복수의 전환밸브(16)가 마련된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 보조 열교환기(15)는 외부 공기와 열교환되도록 구성됨에 따라 모빌리티의 전면부에서 흡입되는 외기와 열교환될 수 있다. 특히, 보조 열교환기(15)는 냉각수 회로(200)에 마련되는 실외 열교환기(25), 제1 라디에이터(28), 제2 라디에이터(29)의 후방에 배치될 수 있다.

이렇게, 보조 열교환기(15)는 모빌리티 내부에서 실외 열교환기(25), 제1 라디에이터(28), 제2 라디에이터(29)와 함께 마련됨에 따라 별도의 설치 공간이 요구되지 않아 전체 패키지를 축소할 수 있다. 또한, 보조 열교환기(15)는 온도 편차가 큰 냉매가 순환되기 때문에 실외 열교환기(25), 제1 라디에이터(28), 제2 라디에이터(29)의 후방에 배치하여, 냉각수의 온도 변화에 영향이 저감되도록 하고, 냉매의 온도 관리도 효율적으로 수행되도록 한다.

이러한 보조 열교환기(15) 및 복수의 전환밸브(16)가 마련됨에 따른 냉매 회로(100)는 다양한 실시 형태로 적용될 수 있다.

제1 실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매 회로(100)는 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)를 포함하는 메인 냉매 라인(100a); 및 메인 냉매 라인(100a)에서 분기되며, 보조 열교환기(15)와 복수의 전환밸브(16)를 포함하는 보조 냉매 라인(100b);을 포함한다.

이렇게, 제1 냉매 회로(100)는 메인 냉매 라인(100a)과 보조 냉매 라인(100b)으로 구성된다.

메인 냉매 라인(100a)에는 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)가 순차적으로 배치됨에 따라, 냉매의 순환을 통해 제1 냉매 열교환기(12)가 응축기로서 방열하고, 제2 냉매 열교환기(14)가 증발기로서 흡열한다.

특히, 메인 냉매 라인(100a)에는 보조 냉매 라인(100b)이 분기되며, 보조 냉매 라인(100b)에는 보조 열교환기(15)와 복수의 전환밸브(16)가 마련됨으로써, 전환밸브(16)의 개폐 여부에 따라 메인 냉매 라인(100a)에 순환되는 냉매가 보조 열교환기(15)에 순환된다.

여기서, 제1 실시예에 따른 전환밸브(16)는 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)로 구성되고, 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)는 보조 냉매 라인(100b)에서 보조 열교환기(15)의 양측에 배치될 수 있다.

이러한 제1 전환밸브(16a)는 보조 열교환기(15) 측, 제1 냉매 열교환기(12)의 후단 측, 제2 냉매 열교환기(14)의 후단 측에 연결되는 복수의 포트가 구성되고, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15) 측, 팽창밸브(13)의 전단 측, 제1 냉매 열교환기(12)의 전단 측에 연결되는 복수의 포트가 구성될 수 있다.

즉, 제1 전환밸브(16a)는 보조 열교환기(15)의 일측에 배치되고, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15)의 타측에 배치되며, 각 전환밸브(16)의 개폐 여부에 따라 메인 냉매 라인(100a)에 순환되는 냉매가 보조 냉매 라인(100b)으로 유통되어 보조 열교환기(15)를 통과할 수 있다.

이러한 제1 전환밸브(16a)는 보조 열교환기(15)에 연결되는 포트와, 제1 냉매 열교환기(12)의 후단에 연결되는 포트와, 제2 냉매 열교환기(14)의 후단에 연결되는 포트로 구성되는 3 웨이 밸브로 구성될 수 있다.

또한, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15)에 연결되는 포트와, 팽창밸브(13)의 전단에 연결되는 포트와, 제1 냉매 열교환기(12)의 전단에 연결되는 포트로 구성되는 3 웨이 밸브로 구성될 수 있다.

특히, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15) 측 포트의 경우 냉매를 팽창 가능하게 구성될 수 있다. 이러한 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15)에 연결되는 포트에 별도의 팽창기를 구성하거나, 해당 포트의 경우 냉매를 팽창 가능하도록 구성할 수 있다. 이러한 다중 포트 구조에 팽창 기능을 부여하는 기술은 다양하게 공지된 기술인 바, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

이러한 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)를 통해, 메인 냉매 라인(100a)에 순환되는 냉매가 제1 냉매 열교환기(12)와 제2 냉매 열교환기(14)에서 냉각수 회로(200)의 냉각수와 열교환되어 온도가 조절되거나, 외부 환경 또는 냉난방 공조 온도 등을 포함한 다양한 상황에 따라 제1 전환밸브(16a) 및 제2 전환밸브(16b)가 개폐 조절됨에 따라 냉매가 보조 열교환기(15)에 선택적으로 순환되어 냉매 운용의 효율을 향상시킬 수 있다.

이렇게, 제1 실시예에 따른 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)는 냉매 회로(100)에서 보조 열교환기(15)로 냉매를 유통시켜야 하는 상황에 따라 일반 모드와 하이브리드 모드로 구분하여 개폐 조절될 수 있다. 이는, 제어기의 제어에 의해 결정되는 것으로서, 제어기는 다양한 상황에 따라 각 밸브에 개폐 명령을 전달할 수 있다.

일반 모드의 경우, 냉매가 메인 냉매 라인(100a)에만 순환되도록 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)가 개폐 조절될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일반 모드에서 냉방을 수행할 경우 냉매 회로(100)에서 메인 냉매 라인(100a)에만 냉매가 순환되도록 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)가 조절될 수 있다. 이를 통해, 냉매 회로(100)에서 냉매는 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)를 순환하고, 제1 냉매 열교환기(12)의 경우 제1 냉각수 열교환기(21)의 냉각수와 열교환되어 냉매를 응축시키며, 제2 냉매 열교환기(14)의 경우 제2 냉각수 열교환기(24)의 냉각수와 열교환되어 흡열하게 된다. 이때, 팽창밸브(13)는 팽창 동작되며, 냉각수 회로(200)에서 제2 냉매 열교환기(14)를 통해 냉각된 차가운 냉각수가 제1 실내 열교환기(22)에 유통되어 냉방 공기를 생성할 수 있다.

한편, 하이브리드 모드에서 냉방시, 제1 전환밸브(16a)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 제1 냉매 열교환기(12)의 후단 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 제1 냉매 열교환기(12)의 전단 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제2 전환밸브(16b)의 보조 열교환기(15) 측 포트의 경우 완전 개방될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모드에서 냉방을 수행할 경우 냉매 회로(100)에서 메인 냉매 라인(100a)과 보조 냉매 라인(100b)에 냉매가 순환되도록 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)가 조절될 수 있다.

특히, 제1 전환밸브(16a)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 제1 냉매 열교환기(12)의 후단 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 제1 냉매 열교환기(12)의 전단 측 포트가 연통되도록 개방됨으로써, 압축기(11)를 통과한 냉매가 제1 냉매 열교환기(12)와 보조 열교환기(15)에 유통된 후 팽창밸브(13)와 제2 냉매 열교환기(14)에 순환된다. 여기서 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15) 측 포트의 경우 완전 개방되어 냉매의 팽창을 수행하지 않는다.

이를 통해, 압축기(11)를 통과한 냉매는 제1 냉매 열교환기(12)에서 제1 냉각수 열교환기(21)의 냉각수과 열교환됨과 더불어, 보조 열교환기(15)를 통해 외부 공기와 열교환됨에 따라 냉매의 응축 효율이 향상되고, 팽창밸브(13)를 통한 팽창시 제2 냉매 열교환기(14)의 증발 성능이 증대된다. 이로 인해, 제2 냉각수 열교환기(24)에 순환되는 냉각수는 제2 냉매 열교환기(14)를 통한 냉매와 열교환시 냉각 성능이 향상되어 제1 실내 열교환기(22)를 통한 실내 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 하이브리드 모드에서 난방시, 제1 전환밸브(16a)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 제2 냉매 열교환기(14)의 후단 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 팽창밸브(13) 전단 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제2 전환밸브(16b)의 보조 열교환기(15) 측 포트의 경우 팽창 동작될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모드에서 난방을 수행할 경우 냉매 회로(100)에서 메인 냉매 라인(100a)과 보조 냉매 라인(100b)에 냉매가 순환되도록 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)가 조절될 수 있다.

특히, 제1 전환밸브(16a)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 제2 냉매 열교환기(14)의 후단측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브(16b)는 보조 열교환기(15) 측 포트와 팽창밸브(13)의 전단 측 포트가 연통되도록 개방됨으로써, 압축기(11) 및 제1 냉매 열교환기(12)를 통과한 냉매가 팽창밸브(13)와 제2 전환밸브(16b)에 유통된다. 이때, 팽창밸브(13)는 팽창 동작되고, 제2 전환밸브(16b)의 보조 열교환기(15) 측 포트도 팽창 동작됨으로써, 제2 냉매 열교환기(14)와 더불어 보조 열교환기(15)를 통해 흡열량이 확보된다. 이로 인해, 압축기(11)를 통한 냉매의 압축 후 제1 냉매 열교환기(12)를 통한 냉매의 방열 성능이 증대되어, 제2 실내 열교환기(23)를 통한 실내 난방 성능이 향상될 수 있다.

이렇게, 제1 실시예에 따른 냉매 회로(100)는 제1 전환밸브(16a)와 제2 전환밸브(16b)의 개폐 조절을 통해 냉매의 유통방향을 전환시켜 냉난방 성능을 확보할 수 있다. 또한, 냉각수 회로(200)에서 각 밸브의 개폐 조절을 통해 냉각수가 배터리(26)에 순환되도록 하여 배터리(26)의 온도를 조절하거나, PE(27)에 순환되도록 하여 PE(27)의 온도를 조절하거나, 실외 열교환기(25), 제1 라디에이터(28), 제2 라디에이터(29)에 순환되도록 하여 냉각수의 온도를 관리할 수 있다.

일례로, 도 7에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모드에서 난방 중 히트펌프시, 냉매 회로(100)의 냉매는 상술한 난방 수행과 동일하게 수행되며, 냉각수 회로(200)에서 냉각수가 제1 냉각수 라인(200a)과 제4 냉각수 라인(200d)에 순환되도록 하여 PE(27)과 열교환되도록 할 수 있다.

한편, 제2 실시예로서, 냉매 회로(100)는 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12)를 포함하는 제1 냉매 라인(100c); 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)를 포함하는 제2 냉매 라인(100d); 및 복수의 전환밸브(16)를 매개로 제1 냉매 라인(100c)과 제2 냉매 라인(100d)에 연결되고, 보조 열교환기(15)를 포함하는 제3 냉매 라인(100e);을 포함한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 냉매 회로(100)는 제1 냉매 라인(100c), 제2 냉매 라인(100d), 제3 냉매 라인(100e)으로 구성된다.

이러한 제1 냉매 라인(100c), 제2 냉매 라인(100d), 제3 냉매 라인(100e)은 복수의 전환 밸브를 매개로 연결되며, 제1 냉매 라인(100c)에는 압축기(11)와 제1 냉매 열교환기(12)가 마련되고, 제2 냉매 라인(100d)에는 팽창밸브(13)와 제2 냉매 열교환기(14)가 마련됨에 따라, 냉매가 제1 냉매 라인(100c)과 제2 냉매 라인(100d)을 순환시 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)를 순차적으로 유통되어, 냉매의 순환을 통해 제1 냉매 열교환기(12)가 응축기로서 방열하고, 제2 냉매 열교환기(14)가 증발기로서 흡열할 수 있다.

제3 냉매 라인(100e)은 복수의 전환 밸브를 매개로 제1 냉매 라인(100c)과 제2 냉매 라인(100d)에 연결되며, 제3 냉매 라인(100e)에는 보조 열교환기(15)가 마련됨으로써, 전환밸브(16)의 개폐 여부에 따라 제1 냉매 라인(100c) 및 제2 냉매 라인(100d)에 순환되는 냉매가 보조 열교환기(15)에도 순환될 수 있다.

여기서, 보조 열교환기(15)는 도 9에 도시된 바와 같이 냉각수 회로(200)에 마련되는 실외 열교환기(25), 제1 라디에이터(28), 제2 라디에이터(29)의 후방에 배치될 수 있다.

한편, 제2실시예에 따른 전환밸브(16)는 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)로 구성되고, 제3 전환밸브(16c)는 제1 냉매 열교환기(12) 측, 팽창밸브(13) 측, 보조 열교환기(15)의 일측, 보조 열교환기(15)의 타측에 연결되는 복수의 포트가 구성되며, 제4 전환밸브(16d)는 압축기(11) 전단 측, 제2 냉매 열교환기(14) 측, 보조 열교환기(15)의 일측, 보조 열교환기(15)의 타측에 연결되는 복수의 포트가 구성될 수 있다.

이에 따라, 제3 냉매 라인(100e)은 보조 열교환기(15)의 일측에서 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)에 연결되는 라인과 보조 열교환기(15)의 타측에서 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)에 연결되는 라인으로 구성될 수 있다.

여기서, 제3 전환밸브(16c)는 제1 냉매 열교환기(12)와 팽창밸브(13) 사이에 배치되며, 제1 냉매 열교환기(12)에 연결되는 포트와, 팽창밸브(13)에 연결되는 포트와, 보조 열교환기(15)의 일측에 연결되는 포트와, 보조 열교환기(15)의 타측에 연결되는 포트가 구성됨에 따라 4 웨이 밸브로 구성될 수 있다.

또한, 제4 전환밸브(16d)는 제2 냉매 열교환기(14)와 압축기(11) 사이에 배치되며, 압축기(11)에 연결되는 포트와 제2 냉매 열교환기(14)에 연결되는 포트와 보조 열교환기(15)의 일측에 연결되는 포트와 보조 열교환기(15)의 타측에 연결되는 포트로 구성됨에 따라 4 웨이 밸브로 구성될 수 있다.

이러한 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)를 통해, 냉매 회로(100)에 순환되는 냉매는 제1 냉매 라인(100c)의 제1 냉매 열교환기(12)와 제2 냉매 라인(100d)의 제2 냉매 열교환기(14)를 통해 냉각수 회로(200)의 냉각수와 열교환되어 온도가 조절되거나, 외부 환경 또는 냉난방 공조 온도 등을 포함한 다양한 상황에 따라 제3 전환밸브(16c) 및 제4 전환밸브(16d)가 개폐 조절됨으로써 보조 열교환기(15)에도 냉매가 순환되어 냉매 운용의 효율을 향상시킬 수 있다.

이렇게, 제2 실시예에 따른 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)는 냉매 회로(100)에서 보조 열교환기(15)로 냉매를 유통시켜야 하는 상황에 따라 일반 모드와 하이브리드 모드로 구분하여 개폐 조절될 수 있다.

일반 모드의 경우, 제3 전환밸브(16c)는 제1 냉매 열교환기(12) 측 포트와 팽창밸브(13) 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제4 전환밸브(16d)는 제2 냉매 열교환기(14) 측 포트와 압축기(11) 측 포트가 연통되도록 개방될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 일반 모드에서 냉방을 수행하는 경우 제1 냉매 라인(100c)과 제2 냉매 라인(100d)에만 냉매가 순환되도록 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)가 조절될 수 있다. 이를 통해, 냉매 회로(100)에서 냉매는 압축기(11), 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13), 제2 냉매 열교환기(14)를 순환하고, 제1 냉매 열교환기(12)의 경우 제1 냉각수 열교환기(21)의 냉각수와 열교환되어 냉매를 응축시키며, 제2 냉매 열교환기(14)의 경우 제2 냉각수 열교환기(24)의 냉각수와 열교환되어 흡열하게 된다. 이때, 팽창밸브(13)는 팽창 동작되며, 냉각수 회로(200)에서 제2 냉매 열교환기(14)를 통해 냉각된 차가운 냉각수가 제1 실내 열교환기(22)에 유통되어 냉방 공기를 생성할 수 있다.

한편, 하이브리드 모드에서 냉방시, 제3 전환밸브(16c)는 제1 냉매 열교환기(12) 측 포트와 보조 열교환기(15)의 일측 포트가 연통되도록 개방되고 보조 열교환기(15)의 타측 포트와 팽창밸브(13) 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제4 전환밸브(16d)는 제2 냉매 열교환기(14) 측 포트와 압축기(11) 측 포트가 연통되도록 개방될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모드에서 냉방을 수행할 경우 냉매 회로(100)에서 제1 냉매 라인(100c), 제2 냉매 라인(100d), 제3 냉매 라인(100e)에 모두 냉매가 순환되도록 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)가 조절될 수 있다.

여기서, 제3 전환밸브(16c)는 제1 냉매 열교환기(12) 측 포트와 보조 열교환기(15)의 일측 포트가 연통되도록 개방되고, 제4 전환밸브(16d)는 보조 열교환기(15)의 타측 포트와 팽창밸브(13) 측 포트가 연통되도록 개방되어 압축기(11)와 제1 냉매 열교환기(12)를 통과한 냉매가 보조 열교환기(15)에 유통되고, 보조 열교환기(15)를 통과한 냉매가 팽창밸브(13)를 통해 팽창되어 제2 냉매 열교환기(14)에 유통된다.

이렇게, 압축기(11)를 통과한 냉매는 제1 냉매 열교환기(12)에서 1차적으로 응축되고, 보조 열교환기(15)에서 2차적으로 응축됨에 따라 냉매의 응축량이 증대됨으로써, 팽창밸브(13)를 통한 냉매의 팽창시 제2 냉매 열교환기(14)의 증발 성능이 증대될 수 있다. 이로 인해, 제2 냉각수 열교환기(24)에 순환되는 냉각수는 제2 냉매 열교환기(14)를 통한 냉매와 열교환시 냉각 성능이 향상되어 제1 실내 열교환기(22)를 통한 실내 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.

제4 전환밸브(16d)는 제2 냉매 열교환기(14) 측 포트와 압축기(11) 측 포트가 연통되도록 개방됨으로써, 제2 냉매 열교환기(14)를 통과한 냉매가 압축기(11)에 재순환되도록 한다.

한편, 하이브리 모드에서 난방시, 제3 전환밸브(16c)는 제1 냉매 열교환기(12) 측 포트와 팽창밸브(13) 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제4 전환밸브(16d)는 제2 냉매 열교환기(14) 측 포트와 보조 열교환기(15)의 타측 포트가 연통되도록 개방되며 보조 열교환기(15)의 일측 포트와 압축기(11) 측 포트가 연통되도록 개방될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모드에서 난방을 수행할 경우 냉매 회로(100)에서 제1 냉매 라인(100c), 제2 냉매 라인(100d), 제3 냉매 라인(100e)에 모두 냉매가 순환되도록 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)가 조절될 수 있다.

여기서, 제3 전환밸브(16c)는 제1 냉매 열교환기(12) 측 포트와 팽창밸브(13) 측 포트가 연통되도록 개방됨으로써 압축기(11)를 통과한 냉매가 제1 냉매 열교환기(12), 팽창밸브(13)에 순차적으로 유통되어 팽창된다. 특히, 팽창밸브(13)를 통과하여 팽창된 냉매는 제2 냉매 열교환기(14)를 통해 1차적으로 증발하면서 흡열하고 보조 열교환기(15)를 통해 2차적으로 증발하면서 흡열함에 따라 흡열량이 증대된다. 이로 인해, 압축기(11)를 통한 냉매의 압축시 냉매의 온도를 상승시킬 수 있고, 제1 냉매 열교환기(12)를 통한 냉매의 방열 성능이 증대되어 제2 실내 열교환기(23)를 통한 실내 난방 성능을 향상시킬 수 있다.

이렇게, 제2 실시예에 따른 냉매 회로(100)는 제3 전환밸브(16c)와 제4 전환밸브(16d)의 개폐 조절을 통해 냉매의 유통방향을 전환시켜 냉난방 성능을 확보할 수 있다. 또한, 냉각수 회로(200)에서 각 밸브의 개폐 조절을 통해 냉각수가 배터리(26)에 순환되도록 하여 배터리(26)의 온도를 조절하거나, PE(27)에 순환되도록 하여 PE(27)의 온도를 조절하거나, 실외 열교환기(25), 제1 라디에이터(28), 제2 라디에이터(29)에 순환되도록 하여 냉각수의 온도를 관리할 수 있다.

일례로, 도 13에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모드에서 난방 중 히트펌프시, 냉매 회로(100)의 냉매는 상술한 난방 수행과 동일하게 수행되며, 냉각수 회로(200)에서 냉각수가 제1 냉각수 라인(200a)과 제4 냉각수 라인(200d)에 순환되도록 하여 PE(27)과 열교환되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 통합 열관리 시스템은 냉매 회로(100)에 압축기(11), 응축기, 팽창밸브(13), 증발기와 더불어 냉매의 온도를 조절하기 위한 보조 열교환기(15)가 더 마련되고, 복수의 전환밸브(16)를 통해 보조 열교환기(15)를 선택적으로 운용함으로써 상황에 따라 냉매의 효율적인 온도 관리가 수행되어 냉난방 성능이 향상된다.

또한, 보조 열교환기(15)의 경우 외부 공기와 열교환이 수행되도록 구성됨으로써 냉매의 온도가 효율적으로 관리되고, 구조가 단순화된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100:냉매 회로 100a:메인 냉매 라인
100b:보조 냉매 라인 100c:제1 냉매 라인
100d:제2 냉매 라인 100e:제3 냉매 라인
200:냉각수 회로 200a:제1 냉각수 라인
200b:제2 냉각수 라인 200c:제3 냉각수 라인
200d:제4 냉각수 라인 200e:제5 냉각수 라인
11:압축기 12:제1 냉매 열교환기
13:팽창밸브 14:제2 냉매 열교환기
15:보조 열교환기 16:전환밸브
16a:제1 전환밸브 16b:제2 전환밸브
16c:제3 전환밸브 16d:제4 전환밸브
21:제1 냉각수 열교환기 22:제1 실내 열교환기
23:제2 실내 열교환기 24:제2 냉각수 열교환기
25:실외 열교환기 26:배터리
27:PE 28:제1 라디에이터
29:제2 라디에이터 V1:제1 밸브
V2:제2 밸브 V3:제3 밸브
V4:제4 밸브 V5:제5 밸브
V6:제6 밸브 P:워터펌프
H:수가열 히터

Claims (19)

1. 냉매가 순환되며, 압축기, 제1 냉매 열교환기, 팽창밸브, 제2 냉매 열교환기, 보조 열교환기, 복수의 전환밸브가 구비되고, 보조 열교환기는 제1 냉매 열교환기 및 제2 냉매 열교환기와 다른 열교환 매체 또는 다른 온도로 관리되는 열교환 매체를 통해 온도가 관리되며, 제1 냉매 열교환기 또는 제2 냉매 열교환기에 순환되는 냉매가 전환밸브에 의해 선택적으로 보조 열교환기에 유통되도록 구성된 냉매 회로; 및
   냉각수가 순환되며, 제1 냉매 열교환기 또는 제2 냉매 열교환기에 유통되는 냉매와 냉각수의 열교환을 통해 공조 또는 부품의 온도를 관리하는 냉각수 회로;를 포함하는 통합 열관리 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   보조 열교환기는 외부 공기를 통해 냉매의 온도가 조절되도록 구성된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   냉각수 회로는 냉매 회로의 제1 냉매 열교환기와 열교환되는 제1 냉각수 열교환기와 냉각수의 열교환을 통해 공조공기의 온도를 조절하는 제1 실내 열교환기가 포함된 제1 냉각수 라인; 및
   냉매 회로의 제2 냉매 열교환기와 열교환되는 제2 냉각수 열교환기와 냉각수의 온도를 조절하는 실외 열교환기와 공조공기의 온도를 조절하는 제2 실내 열교환기가 포함된 제2 냉각수라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   제1 냉각수 라인에서 분기되며, 배터리를 포함하는 제3 냉각수 라인; 및
   제1 냉각수 라인에서 분기되며, PE, 제1 라디에이터, 제1 밸브를 포함하는 제4 냉각수 라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   제3 냉각수 라인은 제2 밸브 및 제3 밸브를 매개로 제1 냉각수 라인에 연결되고, 제2 라디에이터를 포함하는 제5 냉각수 라인이 연결된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   제2 냉각수 라인은 제3 밸브 및 제4 밸브를 매개로 제3 냉각수 라인에 연결되며, 제5 밸브가 마련되어 제2 냉각수 열교환기를 통과한 냉각수가 실외 열교환기 또는 배터리에 선택적으로 유통되는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
7. 청구항 5에 있어서,
   보조 열교환기는 실외 열교환기, 제1 라디에이터, 제2 라디에이터의 후방에 배치된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   냉매 회로는 압축기, 제1 냉매 열교환기, 팽창밸브, 제2 냉매 열교환기를 포함하는 메인 냉매 라인; 및
   메인 냉매 라인에서 분기되며, 보조 열교환기와 복수의 전환밸브를 포함하는 보조 냉매 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   전환밸브는 제1 전환밸브와 제2 전환밸브로 구성되고, 제1 전환밸브와 제2 전환밸브는 보조 냉매 라인에서 보조 열교환기의 양측에 배치된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
10. 청구항 9에 있어서,
    제1 전환밸브는 보조 열교환기 측, 제1 냉매 열교환기의 후단 측, 제2 냉매 열교환기의 후단 측에 연결되는 복수의 포트가 구성되고,
    제2 전환밸브는 보조 열교환기 측, 팽창밸브의 전단 측, 제1 냉매 열교환기의 전단 측에 연결되는 복수의 포트가 구성된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
11. 청구항 10에 있어서,
    제2 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트의 경우 냉매를 팽창 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
12. 청구항 10에 있어서,
    일반 모드의 경우, 냉매가 메인 냉매 라인에만 순환되도록 제1 전환밸브와 제2 전환밸브가 개폐 조절된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
13. 청구항 10에 있어서,
    하이브리드 모드에서 냉방시, 제1 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 제1 냉매 열교환기의 후단 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 제1 냉매 열교환기의 전단 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제2 전환밸브의 보조 열교환기 측 포트의 경우 완전 개방되는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
14. 청구항 10에 있어서,
    하이브리드 모드에서 난방시, 제1 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 제2 냉매 열교환기의 후단 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제2 전환밸브는 보조 열교환기 측 포트와 팽창밸브 전단 측 포트가 연통되도록 개방되며, 제2 전환밸브의 보조 열교환기 측 포트의 경우 팽창 동작되는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
15. 청구항 1에 있어서,
    냉매 회로는 압축기, 제1 냉매 열교환기를 포함하는 제1 냉매 라인;
    팽창밸브, 제2 냉매 열교환기를 포함하는 제2 냉매 라인; 및
    복수의 전환밸브를 매개로 제1 냉매 라인과 제2 냉매 라인에 연결되고, 보조 열교환기를 포함하는 제3 냉매 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
16. 청구항 15에 있어서,
    전환밸브는 제3 전환밸브와 제4 전환밸브로 구성되고,
    제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측, 팽창밸브 측, 보조 열교환기의 일측, 보조 열교환기의 타측에 연결되는 복수의 포트가 구성되며,
    제4 전환밸브는 압축기 전단 측, 제2 냉매 열교환기 측, 보조 열교환기의 일측, 보조 열교환기의 타측에 연결되는 복수의 포트가 구성된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
17. 청구항 16에 있어서,
    일반 모드의 경우, 제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측 포트와 팽창밸브 측 포트가 연통되도록 개방되고, 제4 전환밸브는 제2 냉매 열교환기 측 포트와 압축기 측 포트가 연통되도록 개방된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
18. 청구항 16에 있어서,
    하이브리드 모드에서 냉방시, 제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측 포트와 보조 열교환기의 일측 포트가 연통되도록 개방되고 보조 열교환기의 타측 포트와 팽창밸브 측 포트가 연통되도록 개방되며,
    제4 전환밸브는 제2 냉매 열교환기 측 포트와 압축기 측 포트가 연통되도록 개방된 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.
19. 청구항 16에 있어서,
    하이브리 모드에서 난방시, 제3 전환밸브는 제1 냉매 열교환기 측 포트와 팽창밸브 측 포트가 연통되도록 개방되고,
    제4 전환밸브는 제2 냉매 열교환기 측 포트와 보조 열교환기의 타측 포트가 연통되도록 개방되며 보조 열교환기의 일측 포트와 압축기 측 포트가 연통되도록 개방되는 것을 특징으로 하는 통합 열관리 시스템.