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WO2024071952A1 - 전기차의 온도 관리 시스템 - Google Patents

전기차의 온도 관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2024071952A1
WO2024071952A1 PCT/KR2023/014750 KR2023014750W WO2024071952A1 WO 2024071952 A1 WO2024071952 A1 WO 2024071952A1 KR 2023014750 W KR2023014750 W KR 2023014750W WO 2024071952 A1 WO2024071952 A1 WO 2024071952A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coolant
port
refrigerant
passage
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/014750
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
강지훈
정희화
하승찬
김성현
Original Assignee
인지컨트롤스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230125583A external-priority patent/KR20240046033A/ko
Application filed by 인지컨트롤스 주식회사 filed Critical 인지컨트롤스 주식회사
Publication of WO2024071952A1 publication Critical patent/WO2024071952A1/ko

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    • 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
    • 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
    • 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
    • B60H1/32—Cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid

Definitions

  • the present invention relates to a temperature management system for an electric vehicle, and more specifically, to appropriately manage the temperature of the heat exchanger of the battery pack, electric component module, and air conditioning device using coolant heated or cooled by the refrigerant of the heat pump unit. It is about a temperature management system for an electric vehicle that can manage the heat exchanger of the battery pack, electric component module, and air conditioning system in various temperature management modes by changing the flow pattern of refrigerant and coolant.
  • electric vehicles are supplied with electricity from a battery pack and run using power output from the motor of the electronic component module.
  • electric vehicles are attracting attention as eco-friendly vehicles because they do not emit carbon dioxide and produce less noise compared to vehicles driven by conventional engines.
  • the battery pack of an electric vehicle as described above must be used in an optimal temperature environment to ensure optimal performance and long lifespan.
  • the temperature of the battery pack is not managed due to heat generated inside the battery pack and external temperature changes while the electric vehicle is running, making it very difficult to use the battery pack in an optimal temperature environment.
  • existing electric vehicles are often equipped with an additional cooling and heating system to control the temperature of the battery pack to maintain the temperature of the battery pack at an optimal temperature.
  • the cooling and heating system for controlling the temperature of the battery pack as described above is installed and operated separately from the cooling and heating system for air conditioning the cabin of the vehicle.
  • existing electric vehicles are built with two independent cooling and heating systems, one of which is used for interior cooling and heating, and the other is used to manage the temperature of the battery pack.
  • the method of operating the two cooling and heating systems independently as described above easily creates a temperature environment for optimal performance of the battery pack, but has the problem that the overall power consumption rate of the electric vehicle significantly increases, resulting in a significant decrease in overall energy efficiency. Accordingly, there is a disadvantage that the driving distance of an electric vehicle that can be driven through a single charge of the battery pack is greatly reduced.
  • the temperature management unit can appropriately manage the temperature of the heat exchanger of the battery pack, electric component module, and air conditioning device using coolant heated or cooled by the refrigerant of the heat pump unit, and a separate cooling and heating system
  • a temperature management system for electric vehicles that can reduce the manufacturing cost and weight of the temperature management system by simplifying the configuration of the temperature management unit because there is no need to use additional.
  • embodiments of the present invention can variously set temperature management modes for the heat exchanger of the battery pack, the electric component module, and the air conditioning device by variously changing the flow patterns for the refrigerant of the heat pump unit and the coolant of the temperature management unit.
  • a temperature management system for electric vehicles that can provide the optimal temperature management mode according to the driving conditions and surrounding environment of the electric vehicle.
  • a heat pump unit that emits and absorbs heat according to the heat generation and condensation heat of the refrigerant, a refrigerant connected on one side to enable heat transfer to the heat pump unit to be cooled or heated by the refrigerant of the heat pump unit - It is connected to a coolant heat exchanger and the other side of the refrigerant-coolant heat exchanger to enable heat transfer, and the temperature of at least one of the battery pack and the electrical components is adjusted using coolant cooled or heated by the refrigerant-coolant heat exchanger.
  • a temperature management system for an electric vehicle including a temperature management unit that regulates the temperature is provided.
  • the heat pump unit includes a compressor that compresses the refrigerant, an expansion valve that expands the refrigerant compressed by the compressor, and the heat pump unit is disposed between the expansion valve and the compressor and flows between the expansion valve and the compressor. It may include a refrigerant switching valve that selectively changes the flow direction of the refrigerant, and a refrigerant circulation passage provided to circulate the refrigerant along the compressor, the refrigerant switching valve, the expansion valve, and the refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the refrigerant circulation passage includes a first refrigerant passage connecting the outlet of the compressor and the first refrigerant port of the refrigerant conversion valve, and a second refrigerant passage connecting the second refrigerant port of the refrigerant conversion valve and the first inlet of the expansion valve.
  • 2 refrigerant passages, a third refrigerant passage connecting the second entrance of the expansion valve and the third refrigerant port of the refrigerant switching valve, and a fourth refrigerant connecting the fourth refrigerant port of the refrigerant switching valve and the inlet of the compressor May include euros.
  • the refrigerant-coolant heat exchange unit may include a first refrigerant-coolant heat exchanger with one side connected to the second refrigerant passage, and a second refrigerant-coolant heat exchanger with one side connected to the third refrigerant passage.
  • one of the first refrigerant-coolant heat exchanger and the second refrigerant-coolant heat exchanger may be heated by the refrigerant, and the other one of the first refrigerant-coolant heat exchanger and the second refrigerant-coolant heat exchanger can be cooled by the refrigerant.
  • the refrigerant switching valve may be provided as a four-way switch valve having the first refrigerant port, the second refrigerant port, the third refrigerant port, and the fourth refrigerant port.
  • the heat pump unit may be operated in either a first refrigerant flow mode or a second refrigerant flow mode according to the operation pattern of the refrigerant switching valve.
  • the refrigerant compressed in the compressor can be transferred to the first refrigerant-coolant heat exchanger, and the refrigerant expanded in the expansion valve can be transferred to the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the refrigerant expanded in the expansion valve can be transferred to the first refrigerant-coolant heat exchanger, and the refrigerant compressed in the compressor can be transferred to the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the refrigerant switching valve includes a first internal flow passage that selectively connects the first refrigerant port to the second refrigerant port or the third refrigerant port, and a first internal flow path that selectively connects the fourth refrigerant port to the second refrigerant port or the third refrigerant port. 3 It may further include a second internal flow path selectively connected to the refrigerant port.
  • the first internal flow path may connect the first refrigerant port and the second refrigerant port, and the second internal flow path may connect the fourth refrigerant port and the third refrigerant port.
  • the first internal flow path may connect the first refrigerant port and the third refrigerant port
  • the second internal flow path may connect the fourth refrigerant port and the second refrigerant port.
  • the expansion valve may include a first entrance connected to the second refrigerant passage, a second entrance connected to the third refrigerant passage, and a third entrance connected to the fourth refrigerant passage.
  • the first entrance and the second entrance may be always open, and the third entrance may be selectively opened and closed to selectively bypass a portion of the refrigerant flowing into the expansion valve into the fourth refrigerant flow path.
  • the heat pump unit includes an accumulator disposed on the fourth refrigerant passage to keep the pressure of the refrigerant flowing into the inlet of the compressor constant, and to measure the pressure of the refrigerant discharged from the outlet of the compressor. It may further include a first pressure gauge disposed on the first cooling passage, and a second pressure gauge disposed on the fourth cooling passage to measure the pressure of the refrigerant flowing into the inlet part of the compressor.
  • the temperature management system for an electric vehicle may further include a radiator for heat exchanging the coolant with external air, and a coolant-air heat exchanger for heat exchanging the coolant with the indoor air of the electric vehicle.
  • the coolant-air heat exchanger may be provided as a first coolant-air heat exchanger and a second coolant-air heat exchanger for independently controlling the indoor air.
  • the temperature management unit includes a coolant pump that pumps the coolant, a coolant heater that selectively heats the coolant, the coolant pump, the coolant heater, the coolant-coolant heat exchanger, the battery pack, and the electric vehicle.
  • a component module, a coolant circulation passage provided to circulate along the radiator and the coolant-air heat exchanger, and a coolant circulation passage arranged on the coolant circulation passage to change the flow pattern of the coolant flowing along the coolant circulation passage, and the battery It may include a coolant control valve that operates in a plurality of operation patterns to control the temperature of the pack, the electrical component module, and the coolant-air heat exchanger.
  • the coolant circulation passage includes a first coolant passage formed to connect the first coolant port and the second coolant port of the coolant control valve and connected to the other side of the first refrigerant-coolant heat exchanger, and a first coolant flow path of the coolant control valve.
  • a second coolant flow path formed to connect the coolant port and the fourth coolant port and connected to the other side of the second refrigerant-coolant heat exchanger, and formed to connect the fifth coolant port and the sixth coolant port of the coolant control valve.
  • a third coolant passage connected to the battery pack and the coolant heater, a fourth coolant passage formed to connect the seventh and eighth coolant ports of the coolant control valve and connected to the electric component module, and the coolant control.
  • a fifth coolant passage formed to connect the ninth coolant port and the tenth coolant port of the valve and connected to the first coolant-air heat exchanger, and formed to connect the eleventh coolant port and the twelfth coolant port of the coolant control valve; It may include a sixth coolant passage connected to the second coolant-air heat exchanger, and a seventh coolant passage formed to connect the 13th coolant port and the 14th coolant port of the coolant control valve and connected to the radiator.
  • the temperature management unit includes a first temperature measuring device disposed in the first coolant passage to measure the temperature of the coolant flowing from the first refrigerant-coolant heat exchanger to the second coolant port, and the second refrigerant.
  • It may further include a second temperature gauge disposed in the second coolant flow path to measure the temperature of the coolant flowing from the coolant heat exchanger to the fourth coolant port.
  • the coolant pump is a first coolant pump disposed in the second coolant passage so as to be located between the second refrigerant-coolant heat exchanger and the fourth coolant port and pumping the coolant to the fourth coolant port.
  • a third coolant pump disposed in the coolant passage and pumping the coolant to the electric component module, and disposed in the fifth coolant passage to be located between the ninth coolant port and the first coolant-air heat exchanger, It may include a fourth coolant pump that pumps coolant to the first coolant-air heat exchanger.
  • the coolant control valve may be provided as a 14-way control valve having the first to 14th coolant ports.
  • the temperature management unit may operate in a plurality of temperature management modes according to the operation patterns of the refrigerant switching valve and the coolant control valve to control the temperatures of the battery pack, the electric component module, and the coolant-air heat exchanger.
  • the temperature management modes include a first temperature management mode, a second temperature management mode, a third temperature management mode, and a fourth temperature management according to the heat exchange pattern of the refrigerant and the coolant in the first refrigerant-coolant heat exchanger. Can be classified by mode.
  • the heat pump unit may be operated in the first refrigerant flow mode, and the coolant control valve flows the low-temperature coolant along the first coolant flow path to transfer the coolant to the first coolant flow mode. 1 After heating in the refrigerant-coolant heat exchanger, it can be operated to transfer the heat to the battery pack and the electric component module.
  • the heat pump unit may be operated in the first refrigerant flow mode, and the coolant control valve may flow the medium-temperature coolant along the first coolant flow path to supply the coolant to the first coolant flow mode. 1 It can be operated to heat the refrigerant-coolant heat exchanger and then transfer it to the battery pack.
  • the heat pump unit may be operated in the second refrigerant flow mode, and the coolant control valve may flow the coolant at a medium temperature along the first coolant flow path to transfer the coolant to the second coolant flow mode. 1 After cooling in the refrigerant-coolant heat exchanger, it can be operated to transfer it to the battery pack and to at least one of the electric component module or the first coolant-air heat exchanger.
  • the heat pump unit may be operated in the second refrigerant flow mode, and the coolant control valve may flow the coolant of low to medium temperature along the first coolant flow path to supply the coolant to the second coolant flow mode. It may be operated to cool the coolant in the first refrigerant-coolant heat exchanger and then transfer it to the battery pack.
  • the first temperature management mode uses the coolant heated in the first refrigerant-coolant heat exchanger under environmental conditions where the outside temperature is higher than the evaporation temperature of the refrigerant to connect the battery pack and the first coolant-air. It may include an external air endothermic heating mode that increases the temperature of the heat exchanger and the electrical component module.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the 9th and 10th coolant ports, the coolant flowing into the second coolant port is delivered to the ninth coolant port and flows into the fifth coolant passage. flows to the 7th and 8th coolant ports, opens the 6th and 10th coolant ports, receives the coolant flowing into the 7th coolant port, flows it into the fourth coolant passage, and then flows into the 8th coolant port. The coolant is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the 13th and 14th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the 13th coolant port and flowing into the 7th coolant passage, the coolant flowing into the 14th coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the first temperature management mode uses the coolant heated in the first refrigerant-coolant heat exchanger under harsh environmental conditions in which external air heat absorption is impossible, and the battery pack, the first coolant-air heat exchanger, and the It may include an inefficient heating mode that increases the temperature of the electrical component module and cools the coolant in the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the 9th and 10th coolant ports, the coolant flowing into the second coolant port is delivered to the ninth coolant port and flows into the fifth coolant passage.
  • the 7th and 8th coolant ports are opened to receive the coolant flowing into the 6th and 10th coolant ports to the 7th coolant port and flow into the 4th coolant passage, and the 3rd and 4th coolant ports are flowed to the fourth coolant passage. is opened to receive the coolant flowing into the eighth coolant port to the third coolant port and flow into the second coolant passage, and then the coolant flowing into the fourth coolant port is delivered to the first coolant port.
  • the first temperature management mode is configured to additionally open the third entrance of the expansion valve in the inefficient heating mode to bypass a portion of the refrigerant flowing into the expansion valve into the fourth refrigerant flow path.
  • a dry mode may be included.
  • the first temperature management mode increases the temperature of the battery pack and the electronic component module by using the coolant heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger in environmental conditions in which operation of the air conditioning device is unnecessary.
  • An external air heat absorption battery warm-up mode may be included.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the seventh and eighth coolant ports, the coolant flowing into the sixth coolant port is delivered to the seventh coolant port and flows into the fourth coolant passage. After flowing, the coolant flowing into the eighth coolant port is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the 13th and 14th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the 13th coolant port and flowing into the 7th coolant passage, the coolant flowing into the 14th coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the first temperature management mode increases the temperature of the battery pack and the electronic component module by using the coolant heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger under environmental conditions in which operation of the air conditioning device is unnecessary. It may include an inefficient battery warm-up mode in which the coolant is cooled in the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the seventh and eighth coolant ports, the coolant flowing into the sixth coolant port is delivered to the seventh coolant port and flows into the fourth coolant passage.
  • the third and fourth coolant ports are opened to receive the coolant flowing into the eighth coolant port and flow into the second coolant passage, and then the coolant flowing into the fourth coolant port. is delivered to the first coolant port.
  • the first temperature management mode is an inefficient battery warm-up mode in which the third entrance of the expansion valve is additionally opened to bypass some of the refrigerant flowing into the expansion valve into the fourth refrigerant flow path. It may include a battery warm-up drying mode.
  • the second temperature management mode increases the temperature of the battery pack by using the coolant heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger in an environmental condition where an interior heating heat source of the electric vehicle is present when the driver is absent in winter. and a battery heat storage mode that lowers the temperature of the second coolant-air heat exchanger using the coolant cooled by the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. After being delivered to the fifth coolant port and flowing into the third coolant passage, the coolant flowing into the sixth coolant port is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the 7th and 8th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant passage, and opens the 13th and 14th coolant ports to allow the coolant to flow into the 8th coolant port. After being delivered to the 13th coolant port and flowing into the 7th coolant passage, the coolant flowing into the 14th coolant port is delivered to the 7th coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the 11th and 12th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the eleventh coolant port and flowing into the sixth coolant passage, the coolant flowing into the twelfth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the third temperature management mode uses the coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger under environmental conditions to increase interior heating performance of the electric vehicle in a harsh environment to control the battery pack and the electronic component module. It may include a waste heat recovery heating mode that lowers the temperature of and raises the temperature of the second coolant-air heat exchanger using the coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the seventh and eighth coolant ports, the coolant flowing into the sixth coolant port is delivered to the seventh coolant port and flows into the fourth coolant passage. After flowing, the coolant flowing into the eighth coolant port is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the 11th and 12th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the eleventh coolant port and flowing into the sixth coolant passage, the coolant flowing into the twelfth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the third temperature management mode uses the coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger under environmental conditions that require removal of fogging, and uses the battery pack, the first coolant-air heat exchanger, and the electric vehicle. It may include a defogging mode that lowers the temperature of the component module and raises the temperature of the second coolant-air heat exchanger using the coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant flowing into the second coolant port to flow into the first coolant passage.
  • Coolant is delivered to the coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the 9th and 10th coolant ports, the coolant flowing into the second coolant port is delivered to the 9th coolant port and flows into the fifth coolant passage.
  • the coolant flowing into the 6th and 10th coolant ports is delivered to the 7th coolant port and flows into the fourth coolant passage, and then the coolant flowing into the 8th coolant port. is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the 11th and 12th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the eleventh coolant port and flowing into the sixth coolant passage, the coolant flowing into the twelfth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the third temperature management mode uses the coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger under environmental conditions requiring defrosting of the coolant-air heat exchanger to control the temperature of the battery pack and the electronic component module. It may include a defrost mode in which the coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger is lowered and the temperature of the second coolant-air heat exchanger is increased.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the seventh and eighth coolant ports, the coolant flowing into the sixth coolant port is delivered to the seventh coolant port and flows into the fourth coolant passage. After flowing, the coolant flowing into the eighth coolant port is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the 11th and 12th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the eleventh coolant port and flowing into the sixth coolant passage, the coolant flowing into the twelfth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the third temperature management mode uses the coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger under environmental conditions that require dehumidification of the indoor air of the electric vehicle to control the battery pack and the first coolant-air. It may include a dehumidifying mode that lowers the temperature of the heat exchanger and raises the temperature of the second coolant-air heat exchanger using the coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the 9th and 10th coolant ports, the coolant flowing into the second coolant port is delivered to the ninth coolant port and flows into the fifth coolant passage. flows, and the coolant flowing into the 6th and 10th coolant ports is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the 11th and 12th coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the eleventh coolant port and flowing into the sixth coolant passage, the coolant flowing into the twelfth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the third temperature management mode uses the coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger to exchange heat between the battery pack and the first coolant-air under environmental conditions that require cooling of the battery pack and the room. It may include a battery cooling cooling mode that lowers the temperature of the unit and increases the temperature of the electric component module using the coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the 9th and 10th coolant ports, the coolant flowing into the second coolant port is delivered to the ninth coolant port and flows into the fifth coolant passage. flows, and the coolant flowing into the 6th and 10th coolant ports is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the seventh and eighth coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. It is delivered to the 7th coolant port and flows into the 4th coolant passage, and by opening the 13th and 14th coolant ports, the coolant flowing into the 8th coolant port is delivered to the 13th coolant port and flows into the 7th coolant passage. After flowing, the coolant flowing into the fourteenth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the third temperature management mode uses the coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger to exchange heat between the battery pack and the first coolant-air under environmental conditions that require rapid warm-up of the electric component module. It may include an electrical component warm-up cooling mode that lowers the temperature of the device and raises the temperature of the electrical component module using the coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. It is delivered to the fifth coolant port and flows into the third coolant passage, and by opening the 9th and 10th coolant ports, the coolant flowing into the second coolant port is delivered to the ninth coolant port and flows into the fifth coolant passage. flows, and the coolant flowing into the 6th and 10th coolant ports is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the seventh and eighth coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. After being delivered to the seventh coolant port and flowing into the fourth coolant passage, the coolant flowing into the eighth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the fourth temperature management mode lowers the temperature of the battery pack by using the coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger under environmental conditions in which the battery pack is being charged at high power in the absence of an occupant. 2. It may include a charge cooling mode that increases the temperature of the electric component module using the coolant heated by a refrigerant-coolant heat exchanger.
  • the coolant control valve opens the first and second coolant ports to allow the coolant to flow into the first coolant passage, and opens the fifth and sixth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant port. After being delivered to the fifth coolant port and flowing into the third coolant passage, the coolant flowing into the sixth coolant port is delivered to the first coolant port.
  • the coolant control valve opens the third and fourth coolant ports to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the seventh and eighth coolant ports to allow the coolant to flow into the fourth coolant port. It is delivered to the 7th coolant port and flows into the 4th coolant passage, and by opening the 13th and 14th coolant ports, the coolant flowing into the 8th coolant port is delivered to the 13th coolant port and flows into the 7th coolant passage. After flowing, the coolant flowing into the fourteenth coolant port is delivered to the third coolant port.
  • the temperature management system for an electric vehicle heats or cools the coolant with a refrigerant using a refrigerant-coolant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant of the heat pump unit and the coolant of the temperature management unit, and then transfers the coolant to the battery pack and electronic components. Since it is a structure that selectively flows in the coolant-air heat exchanger of the module and air conditioning unit, the temperature of the battery pack, electric component module, and coolant-air heat exchanger is adjusted appropriately according to the driving conditions and surrounding environment of the electric vehicle by using the coolant of the temperature management unit. You can manage and easily control the temperature of the battery pack, electronic component module, and coolant-air heat exchanger with one integrated system.
  • the temperature management system for an electric vehicle is a single system structure that integrates the indoor air conditioning function of the coolant-air heat exchanger along with the temperature control function of the battery pack and electric component module, and therefore has a separate indoor air conditioning function.
  • the cooling and heating system can be omitted, the configuration of the temperature management system can be simplified, and the temperature management system can be manufactured as an integrated module to reduce the manufacturing cost, weight, and installation space of the temperature management system.
  • the temperature management system for an electric vehicle uses the refrigerant switching valve of the heater pump unit and the coolant control valve of the temperature management unit to variously change the flow patterns of the refrigerant and coolant, thereby changing the refrigerant flow mode of the heater pump unit.
  • the temperature management mode of the temperature management unit can be set in various ways, and the temperature management performance of the battery pack, electric component module, and coolant-air heat exchanger can be improved by operating in a temperature management mode optimized for the driving conditions and surrounding environment of the electric vehicle. .
  • the temperature management system for an electric vehicle uses the refrigerant switching valve of the heat pump unit to change the flow direction of the refrigerant flowing along the refrigerant circulation passage in the opposite direction, thereby changing the flow direction of the refrigerant circulation passage. Accordingly, the heat exchange pattern transferred from the refrigerant of the heat pump unit to the coolant of the temperature management unit may vary, and therefore, the temperature management mode of the temperature management unit can be set in more diverse ways.
  • the temperature management system for an electric vehicle includes a radiator that exchanges heat with the coolant of the temperature management unit with the outside air and a coolant heater that directly heats the coolant of the temperature management unit. Therefore, the heat of the outside air is removed using the radiator.
  • the heat of the coolant can be absorbed into the coolant or the heat of the coolant can be released to the outside air, and this can be used to further improve the temperature management performance of the temperature management unit. That is, in this embodiment, various temperature management functions such as indoor cooling and heating, battery pack warm-up, electric component module warm-up, battery pack rapid charging, defog removal, defrosting, dehumidification, and waste heat recovery are performed through the temperature management mode of the temperature management unit. It can be implemented easily.
  • Figure 1 is a configuration diagram showing a temperature management system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the outside air endothermic heating mode of the first temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing an inefficient heating mode of the first temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing an inefficient heating and drying mode of the first temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing the outdoor air heat absorption battery warm-up mode of the first temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing an inefficient battery warm-up mode of the first temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an inefficient battery warm-up drying mode of the first temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing the battery heat storage mode of the second temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing the waste heat recovery heating mode of the third temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the defogging mode of the third temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing the defrost mode of the third temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing a dehumidifying mode after battery warm-up in the third temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing a battery cooling mode after battery warm-up in the third temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 14 is a diagram showing the electric component warm-up cooling mode of the third temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 15 is a diagram showing the charging cooling mode of the fourth temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 16 is a diagram showing a dehumidifying mode before battery warm-up in the fourth temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 17 is a diagram showing a battery cooling mode before battery warm-up in the fourth temperature management mode of the temperature management system shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a temperature management system 100 for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • 2 to 7 show the outside air endothermic heating mode, inefficient heating mode, inefficient heating drying mode, outside air endothermic battery warm-up mode, inefficient battery warm-up mode, and inefficiency of the first temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • This diagram shows each battery warm-up and drying mode.
  • FIG. 8 is a diagram showing the battery heat storage mode of the second temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • FIGS. 15 to 17 are diagrams showing the charging cooling mode, the dehumidifying mode before battery warm-up, and the battery cooling and air conditioning mode before battery warm-up of the fourth temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1, respectively.
  • the temperature management system 100 for an electric vehicle may include a heat pump unit 110, a refrigerant-coolant heat exchange unit 120, and a temperature management unit 130. .
  • the temperature management system 100 for an electric vehicle of this embodiment can be manufactured as an integrated system that integrates the heat pump unit 110 and the temperature management unit 130 via the refrigerant-coolant heat exchange unit 120, and heat The operations of the pump unit 110 and the temperature management unit 130 can be integratedly controlled.
  • the heat pump unit 110 of this embodiment circulates the refrigerant (R) along the refrigerant circulation passage 210, and the refrigerant circulation passage 210 may be manufactured as a refrigerant pipe.
  • the temperature management unit 130 of the present embodiment circulates the coolant (W) along the coolant circulation passage 230, and the coolant circulation passage 230 can be made of a flexible coolant hose.
  • the coolant circulation passage 230 is formed of a coolant hose, so the coolant circulation passage 230 can be manufactured at low cost, and the coolant hose can be smoothly bent to increase the design freedom of the temperature management unit 130 and Installation convenience can be improved.
  • the temperature management system 100 is described as being applied to an electric vehicle, but it is not limited thereto and includes the battery pack 140, the electric component module 150, and the coolant-air heat exchanger 160 of the air conditioning system. ) can be applied to various means of transportation (e.g., drones, flying cars or electric ships) or machines (e.g., work machines such as excavators and combines).
  • various means of transportation e.g., drones, flying cars or electric ships
  • machines e.g., work machines such as excavators and combines.
  • the battery pack 140 of this embodiment may be equipped with a water-cooled heat sink for water-cooled cooling using cooling water.
  • the electrical component module 150 of this embodiment may include a motor for providing power to the electric vehicle and a control unit for controlling the operation of the electric vehicle, and the electrical component module 150 may be provided with a water-cooled condenser through which coolant passes. there is.
  • the coolant-air heat exchange unit 160 of the air conditioning device of this embodiment is installed in two units close to each other in the cabin of the electric vehicle to perform functions such as cooling, heating or dehumidifying indoor air, and removing fogging (defogging) and defrosting of the electric vehicle. It can be placed in a location.
  • the heat pump unit 110 of this embodiment is a device that releases and absorbs heat according to the heat generation and condensation heat of the refrigerant, and includes a refrigerant circulation passage 210 through which the refrigerant (R) circulates. ) can be provided.
  • the heat pump unit 110 can perform the function of a heating and cooling device that transfers a low-temperature heat source to a high temperature using heat generation or condensation heat of the refrigerant and also transfers a high-temperature heat source to a low temperature.
  • the heat pump unit 110 includes a compressor 111, an expansion valve 112, a refrigerant switching valve 113, an accumulator 114, a first pressure gauge 115, a second pressure gauge 116, and It may include a refrigerant circulation passage 210.
  • the compressor 111 can compress the refrigerant to a high temperature.
  • the expansion valve 112 can expand the refrigerant to a low temperature.
  • the refrigerant switching valve 113 may be disposed in the refrigerant circulation passage 210 between the compressor 111 and the expansion valve 112 to change the flow direction of the refrigerant flowing along the refrigerant circulation passage 210.
  • the accumulator 114 can keep the pressure of the refrigerant flowing into the inlet part of the compressor 111 constant.
  • the first pressure gauge 115 can measure the pressure of the refrigerant (R) discharged from the outlet of the compressor 111.
  • the second pressure meter 116 can measure the pressure of the refrigerant (R) flowing into the inlet part of the compressor 111.
  • the refrigerant circulation passage 210 includes a first refrigerant passage 212 connecting the outlet of the compressor 111 and the first refrigerant port 1' of the refrigerant switching valve 113, A second refrigerant flow path 214 connecting the second refrigerant port 2' of the refrigerant switching valve 113 and the first entrance 112a of the expansion valve 112, and the second entrance 112b of the expansion valve 112. ) and the third refrigerant passage 216 connecting the third refrigerant port 3' of the refrigerant switching valve 113, and the fourth refrigerant port 4' of the refrigerant switching valve 113 and the compressor 111. It may include a fourth refrigerant flow path 218 connecting the inlet portion.
  • the expansion valve 112 may be provided as a three-way expansion valve having three entrances and exits (112a, 112b, 112c) through which the refrigerant flows in and out. That is, the expansion valve 112 has a first entrance (112a) connected to the second refrigerant passage 214, a second entrance (112b) connected to the third refrigerant passage 216, and a fourth refrigerant passage 218. ) may include a third entrance (112c) connected to the.
  • the first entrance 112a may be connected to the second refrigerant flow path 214 in a normally open state
  • the second entrance 112b may be connected to the third refrigerant flow path 216 in a normally open state.
  • the third entrance 112c may be connected to the fourth refrigerant flow path 218 in an openable manner.
  • the refrigerant switching valve 113 is a four-way switch valve having a first refrigerant port (1'), a second refrigerant port (2'), a third refrigerant port (3'), and a fourth refrigerant port (4'). It can be provided as .
  • the first refrigerant port 1' may be connected in communication with one end of the first refrigerant passage 212
  • the second refrigerant port 2' may be connected in communication with one end of the second refrigerant passage 214.
  • the third refrigerant port 3' may be connected to communicate with one end of the third refrigerant passage 216
  • the fourth refrigerant port 4' may be connected to one end of the fourth refrigerant passage 218.
  • the shape of the refrigerant circulation passage 210 changes according to the operation of the refrigerant switching valve 113, and the flow pattern of the refrigerant (R) can be changed. Depending on the flow pattern change, it may be operated in either the first refrigerant flow mode or the second refrigerant flow mode.
  • the refrigerant switching valve 113 includes a first internal passage (113a) that selectively connects the first refrigerant port (1') to the second refrigerant port (2') or the third refrigerant port (3'), And it may further include a second internal flow path (113b) selectively connecting the fourth refrigerant port (4') to the second refrigerant port (2') or the third refrigerant port (3').
  • the first internal passage (113a) can connect the first refrigerant port (1') and the second refrigerant port (2'), and the second internal passage (113b) can connect the fourth refrigerant port ( 4') and the third refrigerant port (3') can be connected. That is, the refrigerant switching valve 113 is disposed at the first position in the first refrigerant flow mode, and the first refrigerant port 1' and the second refrigerant port 2' are connected through the first internal flow path 113a.
  • the first refrigerant passage 212 and the second refrigerant passage 214 can be connected in communication, and the third refrigerant port 3' and the fourth refrigerant port 4' are connected through the second internal passage 113b.
  • the third refrigerant flow path 216 and the fourth refrigerant flow path 218 may be connected in communication.
  • the first internal passage (113a) can connect the first refrigerant port (1') and the third refrigerant port (3'), and the second internal passage (113b) can connect the fourth refrigerant port ( 4') and the second refrigerant port (2') can be connected.
  • the refrigerant switching valve 113 is disposed at a second position rotated at an angle of 45 degrees from the first position in the second refrigerant flow mode, and the first refrigerant port 1' and the second refrigerant port 2' is connected through the first internal passage 113a so that the first refrigerant passage 212 and the second refrigerant passage 214 are connected in communication, and the third refrigerant port 3' and the fourth refrigerant port 4' ) may be connected through the second internal flow path 113b to connect the third refrigerant flow path 216 and the fourth refrigerant flow path 218 in communication.
  • the refrigerant-coolant heat exchange unit 120 of this embodiment is a heat pump to heat exchange the refrigerant (R) of the heat pump unit 110 and the coolant (W) of the temperature management unit 130. It may be connected to the refrigerant circulation passage 210 of the unit 110 and the coolant circulation passage 230 of the temperature management unit 130, which will be described later.
  • the refrigerant-coolant heat exchanger 120 may be provided as a plate-type heat exchanger made of a heat-conductive material. At this time, one side of the refrigerant-coolant heat exchange unit 120 may be connected to the refrigerant circulation passage 210, and the other side of the refrigerant-coolant heat exchange unit 120 may be connected to the coolant circulation passage 230.
  • the refrigerant-coolant heat exchanger 120 may include a first refrigerant-coolant heat exchanger 122 and a second refrigerant-coolant heat exchanger 124.
  • the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 may be disposed to exchange heat between the second refrigerant passage 214 of the refrigerant circulation passage 210 and the first coolant passage 231 of the coolant circulation passage 230, which will be described later. there is.
  • One side of the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 may be connected to the second refrigerant flow path 214 of the refrigerant circulation passage 210 to enable heat transfer, and the other side of the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 will be described later. It may be connected to the first coolant flow path 231 of the coolant circulation path 230 to enable heat transfer.
  • the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 may be disposed to exchange heat between the third refrigerant passage 216 of the refrigerant circulation passage 210 and the second coolant passage 232 of the coolant circulation passage 230, which will be described later. there is.
  • One side of the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 may be connected to the third refrigerant flow path 216 of the refrigerant circulation passage 210 to enable heat transfer, and the other side of the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 will be described later. It may be connected to the second coolant flow path 232 of the coolant circulation path 230 to enable heat transfer.
  • the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 transfers the high temperature refrigerant (R) flowing through the second refrigerant passage 214.
  • the coolant (W) flowing through the first coolant passage 231 can be heated, and the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 heats the low-temperature refrigerant (R) flowing through the third coolant passage 216.
  • the coolant (W) flowing through the second coolant passage 232 can be cooled using the coolant (W).
  • the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 transfers the low-temperature refrigerant (R) flowing through the second refrigerant flow path 214.
  • the coolant (W) flowing through the first coolant passage 231 can be cooled, and the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 uses the high-temperature refrigerant flowing through the second coolant passage 214 to cool the coolant (W) flowing through the first coolant passage 231. 2
  • the coolant flowing through the coolant passage 232 can be heated.
  • the temperature management unit 130 of this embodiment controls the temperature of the coolant (W) using the refrigerant-coolant heat exchanger 120, the radiator 170 and the coolant heater 133, which will be described later. It can be adjusted appropriately, and by using this coolant (W), the temperature of the battery pack 140, the electric component module 150, and the coolant-air heat exchanger 160 can be adjusted according to the driving conditions and surrounding environment of the electric vehicle. .
  • the coolant (W) of the temperature management unit 130 as described above is heat-exchanged with the refrigerant (R) of the heat pump unit 110 through the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 and the second refrigerant-coolant heat exchanger 124. It can be heated and cooled through.
  • a coolant circulation passage 230 may be formed in the temperature management unit 130 to circulate coolant (W) in the battery pack 140, the electronic component module 150, and the coolant-air heat exchange unit 160.
  • W coolant
  • the temperature management unit 130 changes the flow pattern of the coolant circulation passage 230 to adjust the temperature of the battery pack 140, the electric component module 150, and the coolant-air heat exchange unit 160 by the coolant (W). It can be changed in various ways.
  • the temperature management unit 130 of this embodiment includes a coolant pump 131, a coolant control valve 132, a coolant heater 133, a first temperature gauge 134, a second temperature gauge 136, and It may include a cooling water circulation passage 230.
  • the coolant pump 131 can pump the coolant W flowing along the coolant circulation passage 230 in a desired direction and size.
  • the coolant pump 131 may be provided as a first coolant pump 131a, a second coolant pump 131b, a third coolant pump 131c, and a fourth coolant pump 131d.
  • the first coolant pump 131a may be disposed in the second coolant flow path 232, which will be described later, of the coolant circulation path 230 to pump coolant from the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 to the coolant control valve 132.
  • the second coolant pump 131b may be disposed in the third coolant flow path 233, which will be described later, of the coolant circulation flow path 230 to pump coolant from the coolant control valve 132 to the battery pack 140.
  • the third coolant pump 131c may be disposed in the fourth coolant flow path 234, which will be described later, of the coolant circulation flow path 230 to pump coolant from the coolant control valve 132 to the electric component module 150.
  • the fourth coolant pump 131d may be disposed in the fifth coolant flow path 235 described later of the coolant circulation flow path 230 to pump coolant from the coolant control valve 132 to the first coolant-air heat exchanger 162. there is.
  • the coolant control valve 132 is disposed on the coolant circulation path 230 to set the temperature management mode of the temperature management unit 130 by changing the flow pattern of the coolant circulation path 230.
  • the coolant control valve 132 can variously control the temperature of the battery pack 140, the electric component module 150, and the coolant-air heat exchange unit 160 by changing the temperature management mode of the temperature management unit 130.
  • the coolant control valve 132 will be described as being provided as a 14-way control valve with 14 coolant ports 1 to 14, but it is not limited to this and is controlled by the coolant control valve 132. It can be modified in various ways depending on the number of patterns of the coolant circulation passages 230.
  • the temperature management mode of the temperature management unit 130 selected according to the operation pattern of the coolant control valve 132 as described above is the battery pack 140, the electric component module 150, and the coolant depending on the driving conditions and surrounding environment of the electric vehicle.
  • -A plurality of temperature management modes can be set in advance to set the temperature of the air heat exchanger 160 in various ways. A detailed description of this temperature management mode and the resulting operation pattern of the coolant control valve 132 will be described again below.
  • the coolant heater 133 is a coolant heating device provided in the coolant circulation passage 230 to raise the temperature of the coolant passing through the battery pack 140 to a preset temperature. That is, the coolant heater 133 is a third coolant passage (described later) of the coolant circulation passage 230 to heat the coolant flowing from the battery pack 140 to the sixth coolant port 6 of the coolant control valve 132. 233), and may be located between the battery pack 140 and the sixth coolant port 6.
  • the first temperature gauge 134 may be disposed in the first coolant flow path 231 of the coolant circulation path 230, which will be described later, in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122. It can be positioned between the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 and the second coolant port 2 of the coolant control valve 132 to measure the temperature of the coolant W flowing to the coolant control valve 132 in real time. there is.
  • the first temperature gauge 134 is a coolant (W) flowing to the second coolant port 2 of the coolant control valve 132 after heat exchange with the refrigerant (R) in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122. ) temperature can be measured in real time.
  • the second temperature measuring device 136 may be disposed in the second coolant flow path 232, which will be described later, of the coolant circulation path 230, in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124. It can be positioned between the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 and the fourth coolant port 4 of the coolant control valve 132 to measure the temperature of the coolant W flowing to the coolant control valve 132 in real time.
  • the second temperature gauge 136 is a coolant (W) flowing to the fourth coolant port 4 of the coolant control valve 132 after heat exchange with the refrigerant (R) in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124. ) temperature can be measured in real time.
  • the coolant circulation flow path 230 includes a first coolant flow path 231, a second coolant flow path 232, a third coolant flow path 233, a fourth coolant flow path 234, and a fifth coolant flow path 230. It may include a coolant flow path 235, a sixth coolant flow path 236, and a seventh coolant flow path 237.
  • the first coolant flow path 231 may be formed to connect the first coolant port 1 and the second coolant port 2 of the coolant control valve 132, and may be formed to connect the first coolant-coolant heat exchanger 122. It can be connected to the other side and the first temperature measuring device 134.
  • the second coolant flow path 232 may be formed to connect the third coolant port 3 and the fourth coolant port 4 of the coolant control valve 132, and may be formed to connect the second coolant-coolant heat exchanger 124. It may be connected to the other side and the second temperature gauge 136 and the first coolant pump 131a.
  • the third coolant flow path 233 may be formed to connect the fifth coolant port 5 and the sixth coolant port 6 of the coolant control valve 132, and connect the first coolant pump 131b and the battery pack ( 140) and may be connected to the coolant heater 133.
  • the fourth coolant flow path 234 may be formed to connect the seventh coolant port 7 and the eighth coolant port 8 of the coolant control valve 132, and the third coolant pump 131c and the electric component module It can be connected to (150).
  • the fifth coolant flow path 235 may be formed to connect the ninth coolant port 9 and the tenth coolant port 10 of the coolant control valve 132, and connect the fourth coolant pump 131d and the first coolant. -Can be connected to the air heat exchanger (162).
  • the sixth coolant passage 236 may be formed to connect the 11th coolant port 11 and the 12th coolant port 12 of the coolant control valve 132, and is connected to the second coolant-air heat exchanger 164. can be connected
  • the seventh coolant flow path 237 may be formed to connect the thirteenth coolant port 13 and the fourteenth coolant port 14 of the coolant control valve 132, and may be connected to the radiator 170.
  • the temperature management system 100 of this embodiment may further include a radiator 170 that exchanges heat between the coolant W and external air. That is, the radiator 170 may emit heat from the coolant flowing along the coolant circulation passage 230 to the outside air or absorb heat from the outside air into the coolant through heat exchange with the outside air.
  • the radiator 170 may be disposed in the seventh coolant flow path 237 of the coolant circulation flow path 230.
  • the radiator 170 as described above may be manufactured as a separate component from the existing radiator used in electric vehicles and may be installed in the temperature management unit 130. However, instead of the radiator 170 being manufactured as a separate part used only in the temperature management unit 130, it is also possible to use a radiator existing in an electric vehicle in common. Accordingly, if the radiator 170, which is currently used in an electric vehicle, is used together in the temperature management unit 120, it is possible to realize the commonization of parts for the radiator 170, which can have advantages such as reducing costs and securing installation space.
  • the temperature management mode of the temperature management unit 130 for the temperature management system 100 for an electric vehicle is as follows.
  • the refrigerant (R) and Coolant (W) is shown with various types of arrows (A, B, C, D, E).
  • the arrows (A, B, C, D, E) displayed on the heat pump unit 110 represent the refrigerant (R) flowing along the refrigerant circulation passage 210
  • the arrows displayed on the temperature management unit 130 represent coolant (W) flowing along the coolant circulation passage 230.
  • a straight arrow (A) indicates a high-temperature refrigerant (R) or coolant (W)
  • a short-interval dotted arrow (B) indicates a medium-temperature refrigerant (R) or coolant (W).
  • the long dotted arrows (C) indicate medium-temperature refrigerant (R) or coolant (W)
  • the double-dashed arrows (D) indicate medium-to-low temperature refrigerant (R) or coolant (W).
  • the dashed-dotted arrow (E) indicates low-temperature refrigerant (R) or coolant (W).
  • the temperature management mode of the temperature management unit 130 is based on the heat exchange pattern of the refrigerant (R) and coolant (W) achieved in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122. Accordingly, it can be classified into a first temperature management mode, a second temperature management mode, a third temperature management mode, and a fourth temperature management mode. That is, the first to fourth temperature management modes are classified based on the heat exchange pattern of the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 and will be described in more detail below.
  • the heat pump unit 110 may operate in the first refrigerant flow mode, and the temperature management unit 130 controls low-temperature coolant (W) flowing along the first coolant flow path 231. 1 After heating in the refrigerant-coolant heat exchanger 122, it can be operated to transfer it to the battery pack 140 and the electric component module 150. That is, the first temperature management mode heats the coolant (W) of the temperature management unit (130) with the refrigerant (R) of the heat pump unit (110) in the first refrigerant-coolant heat exchanger (122) and then uses this to heat the battery pack. The temperature of (140) can be increased.
  • FIG 8 shows an embodiment of the second temperature management mode.
  • the heat pump unit 110 may operate in the first refrigerant flow mode, and the temperature management unit 130 controls medium temperature coolant (W) flowing along the first coolant flow path 231. 1 After heating in the refrigerant-coolant heat exchanger 122, it can be transferred to the battery pack 140. That is, the second temperature management mode is the same as the first temperature management mode, in which the coolant (W) of the temperature management unit 130 is converted to the refrigerant (R) of the heat pump unit 110 in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122. After heating, the temperature of the battery pack 140 can be increased using this.
  • the heat pump unit 110 may operate in the second refrigerant flow mode, and the temperature management unit 130 controls medium temperature coolant (W) flowing along the first coolant flow path 231. 1 After cooling in the refrigerant-coolant heat exchanger 122, it can be operated to transfer it to the battery pack 140 or the electric component module 150. That is, the third temperature management mode differs from the first and second temperature management modes in that the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 exchanges the coolant (W) of the temperature management unit 130 with the refrigerant (R) of the heat pump unit 110. After cooling, the temperature of the battery pack 140 can be lowered using this.
  • the heat pump unit 110 may be operated in the second refrigerant flow mode, and the temperature management unit 130 may operate the mid- to low-temperature coolant (W) flowing along the first coolant flow path 231. It may be operated to cool the coolant in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 and then transfer it to the battery pack 140. That is, the fourth temperature management mode is the same as the third temperature management mode, in which the coolant (W) of the temperature management unit 130 is converted to the refrigerant (R) of the heat pump unit 110 in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122. After cooling, this can be used to lower the temperature of the battery pack 140.
  • the temperature management mode of the temperature management unit 130 is divided into four modes based on the heat exchange pattern of the coolant (W) and refrigerant (R) based on the first refrigerant-coolant heat exchanger 122, These first to fourth temperature management modes are disclosed in FIGS. 2 to 17, respectively. Below, embodiments of the first to fourth temperature management modes will be described in detail, focusing on FIGS. 2 to 17.
  • the first temperature management mode may include an outside air endothermic heating mode, an inefficient heating mode, an inefficient heating drying mode, an outside air endothermic battery warm-up mode, an inefficient battery warm-up mode, and an inefficient battery warm-up drying mode. there is.
  • FIG. 2 is a diagram showing the outside air endothermic heating mode of the first temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the outside air endothermic heating mode is performed under environmental conditions where the outside air temperature is higher than the evaporation temperature of the refrigerant, and coolant heated to a high temperature by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 is used to heat the battery.
  • the temperature of the pack 140, the first coolant-air heat exchanger 162, and the electrical component module 150 can be increased, and the outside air temperature can be adjusted to the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 through the radiator 170. It can absorb heat.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports (1 and 2) to flow coolant (W) into the first coolant passage 231, and the fifth and sixth coolant ports (5 and 6). is opened to allow the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to be delivered to the fifth coolant port (5) and flow to the third coolant flow path (233), and the 9th and 10th coolant ports (9, 10) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the ninth coolant port (9) and flow to the fifth coolant flow path (235), and the seventh and eighth coolant ports (7, 8) is opened to receive the coolant (W) flowing into the 6th and 10th coolant ports (6, 10) to the 7th coolant port (7) and flow into the 4th coolant passage 234, and then to the 8th coolant port (8) The coolant (W) flowing into is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to flow the coolant W into the second coolant passage 232, and the 13th and 14th coolant ports 13 and 14. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the thirteenth coolant port (13) and flow into the seventh coolant passage 237, and then to flow into the fourteenth coolant port (14). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a high temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the third coolant flow path 233 and the fifth coolant. It can be transferred to the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 through the flow path 235 to increase the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162.
  • the coolant control valve 132 directs the coolant (W) cooled to medium temperature in the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 into the third coolant flow path 233 and the fifth coolant flow path 235.
  • the coolant may be delivered to the electrical component module 150 along the fourth coolant passage 234 to increase the temperature of the electrical component module 150.
  • the coolant control valve 132 controls the coolant (W), which has been heat-exchanged to a medium temperature by the outside temperature in the radiator 170, through the second refrigerant-coolant heat exchange along the second coolant flow path 232 in the seventh coolant flow path 237. It is possible to increase the temperature of the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 by transferring it to the group 124,
  • the outside air endothermic heating mode is a mode that utilizes indirect evaporation through the radiator 170 in winter when the evaporation temperature of the refrigerant is lower than the outside air temperature.
  • the coolant flow path 230 formed between the radiator 170 and the second refrigerant-coolant heat exchanger 124, the battery pack 140, the electric component module 150, and the first coolant-air The coolant circulation passage 230 formed between the heat exchanger 162 and the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 is separated from each other, so that the coolant can flow independently.
  • FIG. 3 is a diagram showing an inefficient heating mode of the first temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the inefficient heating mode is performed in harsh environmental conditions in which external air heat absorption is impossible, and the battery pack 140 uses high-temperature coolant heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122. It is possible to increase the temperature of the first coolant-air heat exchanger 162 and the electrical component module 150, and the temperature of the battery pack 140, the first coolant-air heat exchanger 162, and the electrical component module 150
  • the coolant (W) whose temperature has been raised can be cooled in the second refrigerant-coolant heat exchanger (124).
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant passage 233, and the 9th and 10th coolant ports (9, 10) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the ninth coolant port (9) and flow into the fifth coolant flow path (235), and the seventh and eighth coolant ports (7, 8) ) is opened to allow the coolant (W) flowing into the 6th and 10th coolant ports 6 and 10 to be delivered to the 7th coolant port 7 and flow into the 4th coolant flow path 234, and the 3rd and 4th coolant ports By opening (3, 4), the coolant (W) flowing into the eighth coolant port (8) is delivered to the third coolant port (3) and flows into the second coolant flow path (232), and then
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a high temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the third coolant flow path 233 and the fifth coolant. It is possible to increase the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 by transferring it to the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 along the flow path 235.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to medium to normal temperature in the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 through the third coolant flow path 233 and the fifth coolant flow path ( At 235), the coolant may be delivered to the electrical component module 150 along the fourth coolant passage 234 to increase the temperature of the electrical component module 150.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to medium temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the second coolant-coolant heat exchanger along the second coolant flow path 232. It can be transferred to (124) to increase the temperature of the second refrigerant-coolant heat exchanger (124).
  • the inefficient heating mode is a heating and heating mode using the residual heat of the coolant (W) that heated the battery pack 140, the electronic component module 150, and the first coolant-air heat exchanger 162.
  • W coolant
  • the compressor 111 of the heat pump unit 110 can function as a heater.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an inefficient heating and drying mode of the first temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the inefficient heating and drying mode is performed in harsh environmental conditions in which external air heat absorption is impossible, and uses high-temperature coolant (W) heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 to dry the battery. It is possible to increase the temperature of the pack 140, the first coolant-air heat exchanger 162, and the electronic component module 150, and the battery pack 140, the first coolant-air heat exchanger 162, and the electrical component module.
  • the coolant (W) whose temperature has been raised (150) can be cooled in the second refrigerant-coolant heat exchanger (124).
  • the inefficient heating drying mode is identical to the inefficient heating mode shown in FIG. 3, but in particular, some of the refrigerant (R) flowing into the expansion valve 112 is passed through the third entrance (112c) to the fourth refrigerant flow path ( 218) can be bypassed.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a high temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the third coolant flow path 233 and the fifth coolant. It is possible to increase the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 by transferring it to the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 along the flow path 235.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to medium to normal temperature in the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 through the third coolant flow path 233 and the fifth coolant flow path ( At 235), the coolant may be delivered to the electrical component module 150 along the fourth coolant passage 234 to increase the temperature of the electrical component module 150.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to medium temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the second coolant-coolant heat exchanger along the second coolant flow path 232. It can be transferred to (124) to increase the temperature of the second refrigerant-coolant heat exchanger (124).
  • the inefficient heating and drying mode is a heating and heating mode that uses the residual heat of the coolant that heated the battery pack 140, the electronic component module 150, and the first coolant-air heat exchanger 162.
  • the inefficient heating drying mode bypasses a portion of the refrigerant flowing into the expansion valve 112 to the compressor 111, thereby increasing the low dryness of the heat pump unit 110 due to inefficient heating. You can.
  • FIG. 5 is a diagram showing the outdoor air heat absorption battery warm-up mode of the first temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the external air heat absorption battery warm-up mode is performed in environmental conditions in which operation of the air conditioning device is unnecessary, using high temperature coolant (W) heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122.
  • the temperature of the battery pack 140 and the electrical component module 150 can be increased, and the low-temperature coolant (W) cooled by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 is used to heat the outside air in the radiator 170. can absorb heat.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant flow path (233), and the seventh and eighth coolant ports (7, 8) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the sixth coolant port (6) to the seventh coolant port (7) and flow into the fourth coolant passage 234, and then to flow into the eighth coolant port (8). Coolant (W) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to flow the coolant W into the second coolant passage 232, and the 13th and 14th coolant ports 13 and 14. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the thirteenth coolant port (13) and flow into the seventh coolant passage 237, and then to flow into the fourteenth coolant port (14). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a high temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the battery pack along the third coolant flow path 233. By delivering it to 140, the temperature of the battery pack 140 can be increased. In addition, the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to medium temperature from the battery pack 140 to the electric component module 150 along the fourth coolant flow path 234 from the third coolant flow path 233. The temperature of the electrical component module 150 can be increased.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W), which has been heat-exchanged to a low to medium temperature by the external temperature in the radiator 170, from the seventh coolant flow path 237 to the second coolant-coolant along the second coolant flow path 232. It can be transferred to the heat exchanger 124 to increase the temperature of the second refrigerant-coolant heat exchanger 124.
  • the external air heat absorption battery warm-up mode is a mode in which the battery pack 140 is warmed up with the air conditioning device stopped operating.
  • the outdoor air heat absorption battery warm-up mode when the occupants do not request heating or when the indoor heating is sufficient, indoor cooling and heating by the first and second coolant-air heat exchangers 162 and 164 of the air conditioning device can be stopped, and in that state, the radiator Warm-up of the battery pack 140 can be performed using heat absorption using 170.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an inefficient battery warm-up mode of the first temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the inefficient battery warm-up mode is performed in environmental conditions in which operation of the air conditioning device is unnecessary, and the battery pack 140 uses high-temperature coolant heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122. ) and the temperature of the electrical component module 150, and the coolant (W) that raised the temperature of the battery pack 140 and the electrical component module 150 is cooled in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124. You can do it.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant flow path (233), and the seventh and eighth coolant ports (7, 8) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the sixth coolant port (6) to the seventh coolant port (7) and flow into the fourth coolant passage 234, and the third and fourth coolant ports (3, 4) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the eighth coolant port (8) to the third coolant port (3) and flow into the second coolant passage 232, and then to flow into the fourth coolant port (4). Coolant (W) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant heated to a high temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the battery pack 140 along the third coolant flow path 233. can increase the temperature of the battery pack 140.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant cooled to medium temperature in the battery pack 140 from the third coolant flow path 233 to the fourth coolant flow path 234 to the electric component module 150.
  • the temperature of (150) can be increased.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant cooled to medium-low temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the second coolant-coolant heat exchanger 124 along the second coolant flow path 232.
  • the temperature of the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 can be increased.
  • the inefficient battery warm-up mode is a mode in which the battery pack 140 is quickly warmed up with the air conditioning device stopped operating, and heating using the residual heat of the coolant that heated the battery pack 140 and the electric component module 150 and heating mode. In the inefficient battery warm-up mode, it can be carried out when the room heating reaches a certain level.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an inefficient battery warm-up drying mode of the first temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the inefficient battery warm-up drying mode is performed in environmental conditions in which operation of the air conditioning device is unnecessary, and uses high-temperature coolant heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 to dry the battery pack ( It is possible to increase the temperature of the battery pack 140 and the electrical component module 150, and the coolant (W) that raised the temperature of the battery pack 140 and the electrical component module 150 is supplied from the second refrigerant-coolant heat exchanger 124. It can be cooled.
  • the inefficient battery warm-up drying mode is similar to the inefficient battery warm-up mode shown in FIG. 6, but in particular, some of the refrigerant flowing into the expansion valve 112 flows through the third entrance 112c to the fourth refrigerant flow path 218. ) can be bypassed.
  • the coolant control valve 132 transfers coolant heated to a high temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the battery pack 140 along the third coolant flow path 233. As a result, the temperature of the battery pack 140 can be increased.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant cooled to medium temperature in the battery pack 140 from the third coolant flow path 233 to the fourth coolant flow path 234 to the electric component module 150.
  • the temperature of (150) can be increased.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant cooled to medium-low temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the second coolant-coolant heat exchanger 124 along the second coolant flow path 232.
  • the temperature of the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 can be increased.
  • the inefficient battery warm-up drying mode is a mode in which the battery pack 140 is rapidly warmed up while the air conditioning device is stopped, and the battery pack 140 and the electric component module 150 are heated using the residual heat of the coolant. It is a heating and heating mode.
  • the inefficient battery warm-up drying mode bypasses a portion of the refrigerant flowing into the expansion valve 112 to the compressor 111, thereby reducing the low dryness of the heat pump unit 110 due to the inefficient battery warm-up. can increase.
  • FIG. 8 is a diagram showing the battery heat storage mode of the second temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the second temperature management mode may include a battery heat storage mode.
  • the battery heat storage mode is performed under environmental conditions in which the battery pack 140 is heated by the interior heating heat source of the electric vehicle in the absence of the driver in winter, and the battery pack 140 is heated by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122.
  • the temperature of the battery pack 140 can be increased using the heated high-temperature coolant (W), and the interior of the electric vehicle can be increased by using the low-temperature coolant (W) cooled by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124. It can be used as a heating heat source.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant passage (233), and then to flow into the sixth coolant port (6). Coolant (W) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the 7th and 8th coolant ports 7 and 8 to flow the coolant W into the fourth coolant passage 234, and the 13th and 14th coolant ports 13 and 14. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the 8th coolant port (8) to the 13th coolant port (13) and flow into the 7th coolant passage 237, and then to flow into the 14th coolant port (14). Coolant (W) is delivered to the seventh coolant port (7).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow coolant W to flow into the second coolant passage 232, and the 11th and 12th coolant ports 11 and 12. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the 11th coolant port (11) and flow into the 6th coolant passage 236, and then to flow into the 12th coolant port (12). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers coolant (W) heated to a high temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the battery pack 140 along the third coolant flow path 233. ) can increase the temperature of the battery pack 140.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to a low to mid-temperature in the radiator 170 from the seventh coolant flow path 237 to the electric component module 150 along the fourth coolant flow path 234 to control the electronic components.
  • the temperature of the module 150 can be cooled.
  • the coolant control valve 132 controls the coolant (W), which has been heat-exchanged to a low to medium temperature by the external temperature in the radiator 170, from the seventh coolant flow path 237 to the electric component module 150 along the fourth coolant flow path 234. By delivering this, the temperature of the electrical component module 150 can be increased.
  • the battery heat storage mode is a mode in which the battery pack 140 is heated using the interior heating heat source of the electric vehicle when the driver is absent in winter before and after driving the electric vehicle.
  • the battery heat storage mode only the battery pack 140 can be heated using an indoor heating heat source, and the electric component module 150 can be cooled by the radiator 170 in a stopped operation state.
  • the third temperature management mode includes waste heat recovery heating mode, defogging mode, defrost mode, dehumidification mode after battery warm-up, battery cooling mode after battery warm-up, and electric component warm-up mode. can do.
  • FIG. 9 is a diagram showing the waste heat recovery heating mode of the third temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the waste heat recovery heating mode is performed under environmental conditions to increase the interior heating performance of electric vehicles in harsh environments, using low-temperature coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122.
  • the temperature of the battery pack 140 and the electrical component module 150 can be lowered, and the high temperature coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 is transferred to the temperature of the second coolant-air heat exchanger 164. can increase.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant flow path (233), and the seventh and eighth coolant ports (7, 8) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the sixth coolant port (6) to the seventh coolant port (7) and flow into the fourth coolant passage 234, and then to flow into the eighth coolant port (8). Coolant (W) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow coolant W to flow into the second coolant passage 232, and the 11th and 12th coolant ports 11 and 12. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the 11th coolant port (11) and flow into the 6th coolant passage 236, and then to flow into the 12th coolant port (12). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to a low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the battery pack along the third coolant flow path 233. By delivering it to 140, the temperature of the battery pack 140 can be lowered. In addition, the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a low to mid-temperature in the battery pack 140 to the electric component module 150 along the fourth coolant flow path 234 from the third coolant flow path 233. Thus, the temperature of the electrical component module 150 can be lowered.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to medium temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the first coolant-coolant heat exchanger ( The waste heat of the battery pack 140 and the electric component module 150 can be recovered by transferring it to 114a).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 from the second coolant flow path 232 to the second coolant-coolant flow path 236 along the sixth coolant flow path 236. By transferring it to the air heat exchanger 164, the temperature of the second coolant-air heat exchanger 164 can be increased.
  • the waste heat recovery heating mode is a mode that improves indoor heating performance in cold environments even when the temperature of the battery pack 140 is low when the battery pack 140 and the electrical component module 150 contain a certain level of waste heat. am.
  • the waste heat recovery heating mode the residual heat of the battery pack 140 and the electronic component module 150 can be used to heat the second coolant-air heat exchanger 164.
  • FIG. 10 is a diagram showing the deforking mode of the third temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the defogging mode is performed under environmental conditions requiring removal of fogging, and uses low-temperature coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 to cool the battery pack 140. ) and the temperature of the first coolant-air heat exchanger 162 and the electrical component module 150 can be lowered, and the high temperature coolant heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 is used to cool the second coolant. -The temperature of the air heat exchanger 164 can be increased.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant passage 233, and the 9th and 10th coolant ports (9, 10) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the ninth coolant port (9) and flow into the fifth coolant flow path (235), and the seventh and eighth coolant ports (7, 8) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the 6th and 10th coolant ports (6, 10) to the 7th coolant port (7) and flow into the 4th coolant passage 234, and then the 8th coolant port (8) ) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow coolant W to flow into the second coolant passage 232, and the 11th and 12th coolant ports 11 and 12. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the 11th coolant port (11) and flow into the 6th coolant passage 236, and then to flow into the 12th coolant port (12). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant cooled to a low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the third coolant flow path 233 and the fifth coolant flow path 235. ) can be delivered to the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 to lower the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162.
  • the coolant control valve 132 flows the coolant heated to a low to medium temperature in the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 from the third coolant flow path 233 to the fourth coolant flow path 234. By delivering it to the electrical component module 150, the temperature of the electrical component module 150 can be lowered.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant heated to medium temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the first coolant-coolant heat exchanger 122 along the second coolant flow path 232.
  • the coolant control valve 132 transfers coolant heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 from the second coolant flow path 232 to the second coolant-air heat exchanger along the sixth coolant flow path 236. It can be delivered to (164) to increase the temperature of the second coolant-air heat exchanger (164).
  • the defogging mode is a mode that removes fogging by collecting moisture contained in the air within the air conditioning device and then heating it.
  • moisture in the air can be collected using low-temperature coolant (W) cooled in the first coolant-air heat exchanger 162, and high temperature heated in the second coolant-air heat exchanger 164.
  • the air from which moisture has been removed can be heated using coolant (W) and then discharged to the glass side of the electric vehicle.
  • FIG. 11 is a diagram showing the defrost mode of the third temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the defrost mode is performed under environmental conditions that require defrosting of the coolant-air heat exchanger 160, using low-temperature coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122.
  • the temperature of the battery pack 140 and the electronic component module 150 can be lowered, and the high temperature coolant (W) heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 is transferred to the second coolant-air heat exchanger 164. ) can increase the temperature.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant flow path (233), and the seventh and eighth coolant ports (7, 8) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the sixth coolant port (6) to the seventh coolant port (7) and flow into the fourth coolant passage 234, and then to flow into the eighth coolant port (8). Coolant (W) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow coolant W to flow into the second coolant passage 232, and the 11th and 12th coolant ports 11 and 12. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the 11th coolant port (11) and flow into the 6th coolant passage 236, and then to flow into the 12th coolant port (12). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to a low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the battery pack along the third coolant flow path 233. By delivering it to 140, the temperature of the battery pack 140 can be lowered. In addition, the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a low to mid-temperature in the battery pack 140 to the electric component module 150 along the fourth coolant flow path 234 from the third coolant flow path 233. Thus, the temperature of the electrical component module 150 can be lowered.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to medium temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the first coolant-coolant heat exchanger ( 122), the waste heat of the battery pack 140 and the electrical component module 150 can be recovered.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 from the second coolant flow path 232 to the second coolant-coolant flow path 236 along the sixth coolant flow path 236. By transferring it to the air heat exchanger 164, the temperature of the second coolant-air heat exchanger 164 can be increased.
  • the defrost mode is a mode that releases the supercooling state for the first coolant-air heat exchanger 162 of the air conditioning device, but corresponds to a state in which only the operation of the first coolant-air heat exchanger 162 is stopped in the defogging mode. This is the mode.
  • the operation of the first coolant-air heat exchanger 162 can be stopped to stop collecting moisture in the air, and in that state, the second coolant-air heat exchanger heated by the high temperature coolant (W) ( Since the indoor air is heated using 164), the frost generated in the first coolant-air heat exchanger 162 can be removed.
  • W high temperature coolant
  • FIG. 12 is a diagram showing a dehumidifying mode after battery warm-up in the third temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the dehumidification mode after battery warm-up is performed under environmental conditions that require dehumidification of the indoor air of the electric vehicle, and low-temperature coolant (W) cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122
  • the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be lowered using the high temperature coolant (W) heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124.
  • the temperature of the second coolant-air heat exchanger 164 may be increased. Accordingly, moisture trapped in the first coolant-air heat exchanger 162 can be removed.
  • the temperature of the battery pack 140 is maintained at a certain high level.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant passage 233, and the 9th and 10th coolant ports (9, 10) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the ninth coolant port (9) and flow to the fifth coolant flow path (235), and the sixth and tenth coolant ports (6, 10) ) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow coolant W to flow into the second coolant passage 232, and the 11th and 12th coolant ports 11 and 12. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the 11th coolant port (11) and flow into the 6th coolant passage 236, and then to flow into the 12th coolant port (12). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the third coolant flow path 233 and the fifth coolant.
  • the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be lowered by being transferred to the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 along the flow path 235.
  • the coolant control valve 132 controls the coolant (W) heated to a medium temperature in the battery pack 140 and the coolant (W) heated to a medium temperature in the first coolant-air heat exchanger 162 through the third coolant flow path ( 233) and the fifth coolant flow path 235 along the first coolant flow path 231 to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122, so that the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 Waste heat can be recovered.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger (114b) from the second coolant flow path 232 to the second coolant-coolant flow path 236 along the sixth coolant flow path 236.
  • the temperature of the second coolant-air heat exchanger 164 can be increased.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant that has been heat-exchanged to a low to medium temperature by the external temperature in the radiator 170 from the seventh coolant flow path 237 to the electric component module 150 along the fourth coolant flow path 234.
  • the temperature of the electrical component module 150 can be increased.
  • the dehumidifying mode after battery warm-up is a mode used for dehumidification while using the residual heat resulting from the warm-up of the battery pack 140 in environmental conditions that require cooling of the battery pack 140 and indoor air.
  • moisture from the indoor air is collected in the first coolant-air heat exchanger 162 using low-temperature coolant (W) cooled in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122, and then stored in the battery pack 140. It can also be cooled.
  • W low-temperature coolant
  • the electrical component module 150 may be independently cooled by the radiator 170.
  • the temperature of the battery pack 140 may be maintained at a certain high level.
  • a relatively small flow rate of coolant (W) required for cooling the first coolant-air heat exchanger 162 is used, while the battery Since the pack 140 is warmed up to a high temperature, a relatively large flow rate is used to cool the battery pack 140.
  • the flow rate of the coolant (W) discharged from the battery pack 140 is greater than the flow rate of the coolant (W) discharged from the first coolant-air heat exchanger 162, and the first coolant-coolant is discharged from the battery pack 140.
  • the coolant (W) flowing into the heat exchanger 122 may be heated to an appropriate temperature by the coolant heater 133 while passing through the coolant heater 133.
  • the output of the second coolant pump 131b installed in the third coolant passage 233 may change depending on the temperature state of the battery pack 140.
  • the battery pack 140 and the first coolant according to the output ratio of the pump with respect to the second coolant pump 131b installed in the third coolant passage 233 and the fourth coolant pump 131d installed in the fifth coolant passage 235.
  • the flow rate ratio of the coolant (W) flowing into the coolant-air heat exchanger 162 can be adjusted.
  • the output of the second coolant pump 131b can be increased to cool the battery pack 140 for the purpose of maintaining the optimal temperature after the battery pack 140 is warmed up, and thus the increased coolant ( Due to the flow rate of W, the coolant W passing through the battery pack 140 absorbs more heat, thereby accelerating cooling of the battery pack 140.
  • the first coolant-air heat exchanger 162 uses the fifth coolant to maintain the temperature below the dew point, which varies depending on the surrounding environment temperature, indoor temperature, and the output of the blower that introduces air into the air conditioning device.
  • the pump output of the fourth coolant pump 131d installed in the flow path 235 can be adjusted.
  • the coolant flow rates of the third coolant flow path 233 and the fifth coolant flow path 235 adjusted by the second coolant pump 131b and the fourth coolant pump 131d are merged by the coolant control valve 132. and can be provided to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 through the first coolant flow path 231.
  • the temperature of the coolant (W) merged in the first coolant passage 231 can be set by the flow rate and temperature of the coolant (W) flowing through the third coolant passage 233 and the fifth coolant passage 235. .
  • the temperature of the battery pack 140 can be increased by stopping the operation of the second coolant pump 131b or operating it with a low output, and after the warm-up of the battery pack 140, the temperature of the battery pack 140 can be increased.
  • the second coolant pump 131b By increasing the output of the second coolant pump 131b, an increase in the temperature of the battery pack 140 can be prevented.
  • the flow rate and temperature of the coolant (W) passing through the first coolant-air heat exchanger 162 are high, so the coolant (W) merged in the first coolant flow path 231 is The temperature is greatly influenced by the coolant (W) in the fifth coolant passage 235.
  • the flow rate and temperature of the coolant (W) passing through the battery pack 140 are high, so the temperature of the coolant (W) merged in the first coolant flow path 231 is lower than that of the third coolant. It is greatly influenced by the coolant in the flow path 233.
  • FIG. 13 is a diagram showing a battery cooling mode after battery warm-up in the third temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the battery cooling cooling mode after battery warm-up uses low-temperature coolant (W) cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 to cool the battery pack 140 and the first coolant-
  • the temperature of the air heat exchanger 162 can be lowered, and the high temperature coolant (W) heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 is provided to the electrical component module 150 and then the radiator 170 is operated. It can be cooled through
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant passage 233, and the 9th and 10th coolant ports (9, 10) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the ninth coolant port (9) and flow to the fifth coolant flow path (235), and the sixth and tenth coolant ports (6, 10) ) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow coolant W to flow into the second coolant passage 232, and the seventh and eighth coolant ports 7 and 8. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the seventh coolant port (7) and flow into the fourth coolant passage 234, and the 13th and 14th coolant ports (13, 14) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the 8th coolant port (8) to the 13th coolant port (13) and flow into the 7th coolant passage 237, and then to flow into the 14th coolant port (14). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the third coolant flow path 233 and the fifth coolant.
  • the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be lowered by being transferred to the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 along the flow path 235.
  • the coolant control valve 132 controls the coolant (W) heated to a medium temperature in the battery pack 140 and the coolant (W) heated to a medium temperature in the first coolant-air heat exchanger 162 through the third coolant flow path ( 233) and the fifth coolant flow path 235 along the first coolant flow path 231 to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122, so that the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 Waste heat can be recovered.
  • the coolant control valve 132 transfers coolant (W) heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 from the second coolant flow path 232 to the fourth coolant flow path 234 along the electrical component module ( 150), the temperature of the electrical component module 150 can be increased.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to a medium temperature in the electrical component module 150 from the fourth coolant flow path 234 to the radiator 170 along the seventh coolant flow path 237 to cool the coolant. After cooling to a low temperature, it can be provided to the second refrigerant-coolant heat exchanger 114b along the second coolant flow path 232.
  • the battery cooling cooling mode after battery warm-up is a mode that cools the indoor air and cools the battery pack 140 while using the residual heat resulting from the warm-up of the battery pack 140.
  • low-temperature coolant can cool the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162, and the electrical component module 150 can be cooled using the radiator 170. .
  • the temperature of the battery pack 140 may be maintained at a certain high level because it is after the battery pack 140 has been warmed up, such as in the dehumidifying mode after battery warm-up.
  • the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 The temperature of the coolant (W) flowing through the battery pack 140 may be changed to medium temperature depending on the temperature of the coolant (W) discharged from the battery pack 140.
  • the coolant (W) flowing from the battery pack 140 to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 may be heated to an appropriate temperature by the coolant heater 133 while passing through the coolant heater 133. .
  • FIG. 14 is a diagram showing the electric component warm-up cooling mode of the third temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the electrical component warm-up cooling mode is performed under environmental conditions that require rapid warm-up of the electrical component module 150, and the low-temperature coolant cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 is used.
  • the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be lowered, and the high temperature coolant (W) heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 can be used to reduce the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162.
  • the temperature of the component module 150 may be increased.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to allow coolant W to flow into the first coolant passage 231 and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5) and flow into the third coolant passage 233, and the 9th and 10th coolant ports (9, 10) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the ninth coolant port (9) and flow to the fifth coolant flow path (235), and the sixth and tenth coolant ports (6, 10) ) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow the coolant to flow into the second coolant passage, and opens the seventh and eighth coolant ports 7 and 8 to flow the coolant into the second coolant passage. 4
  • the coolant (W) flowing into the coolant port (4) is delivered to the seventh coolant port (7) and flows into the fourth coolant flow path (234), and then the coolant (W) flowing into the eighth coolant port (8) is transferred to the seventh coolant port (7). It is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the third coolant flow path 233 and the fifth coolant.
  • the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be lowered by being transferred to the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 along the flow path 235.
  • the coolant control valve 132 transfers coolant (W) heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 from the second coolant flow path 232 to the fourth coolant flow path 234 along the electrical component module ( 150) to increase the temperature of the electrical component module 150, and then transfer it to the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 along the second coolant flow path 232.
  • the electrical component warm-up mode is a mode that quickly warms up the electrical component module 150 to the optimal set temperature.
  • coolant heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 can directly and quickly heat the electrical component module 150.
  • the coolant (W) flowing from the battery pack 140 to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 may be heated to an appropriate temperature by the coolant heater 133 while passing through the coolant heater 133. .
  • the fourth temperature management mode may include a charging cooling mode, a dehumidifying mode before battery warm-up, and a battery cooling mode before battery warm-up.
  • FIG. 15 is a diagram showing the charging cooling mode of the fourth temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the charge cooling mode uses low-temperature coolant (W) cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 under environmental conditions in which the battery pack 140 is being charged at high power in the absence of the occupant.
  • W low-temperature coolant
  • the temperature of the battery pack 140 can be lowered, and the electric component module 150 is heated using the high-temperature coolant (W) heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124, and then the radiator 170 ), the temperature of the coolant (W) can be lowered further.
  • the coolant control valve 132 opens the first and second coolant ports 1 and 2 to flow coolant W into the first coolant passage 231, and the fifth and sixth coolant ports 5 and 6, respectively. 6) is opened to receive the coolant (W) flowing into the second coolant port (2) to the fifth coolant port (5), flow into the third coolant passage 233, and then flow into the sixth coolant port (6).
  • the coolant (W) is delivered to the first coolant port (1).
  • the coolant control valve 132 opens the third and fourth coolant ports 3 and 4 to allow coolant W to flow into the second coolant passage 232, and the seventh and eighth coolant ports 7 and 8. ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the fourth coolant port (4) to the seventh coolant port (7) and flow into the fourth coolant passage 234, and the 13th and 14th coolant ports (13, 14) ) is opened to receive the coolant (W) flowing into the 8th coolant port (8) to the 13th coolant port (13) and flow into the 7th coolant passage 237, and then to flow into the 14th coolant port (14). Coolant (W) is delivered to the third coolant port (3).
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) cooled to a low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 from the first coolant flow path 231 to the battery pack along the third coolant flow path 233. By delivering it to 140, the temperature of the battery pack 140 can be lowered.
  • the coolant control valve 132 transfers coolant (W) heated to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124 from the second coolant flow path 232 to the fourth coolant flow path 234 along the electrical component module ( 150) to increase the temperature of the electrical component module 150, and then cooled to medium temperature in the electrical component module 150 is transferred from the fourth coolant passage 234 to the seventh coolant passage 237.
  • the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heat-exchanged to a low temperature in the radiator 170 from the seventh coolant flow path 237 to the second coolant-coolant heat exchanger 114b along the second coolant flow path 232. can be provided.
  • the charging cooling mode is a mode in which high-power charging of the battery pack 140 is performed stably while the air conditioning system is turned off in the absence of occupants.
  • the charge cooling mode only the battery pack 140 can be cooled using coolant (W) cooled to a low temperature in the first refrigerant-coolant heat exchanger 122, and the battery pack 140 can be cooled to a high temperature in the second refrigerant-coolant heat exchanger 124.
  • the electrical component module 150 can be heated using coolant (W) heated to and then further cooled in the radiator 170.
  • FIG. 16 is a diagram showing a dehumidifying mode before battery warm-up in the fourth temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the dehumidification mode before battery warm-up is performed under environmental conditions that require dehumidification of the indoor air of the electric vehicle, and low-temperature coolant (W) cooled by the first refrigerant-coolant heat exchanger 122
  • the temperature of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be lowered using the high temperature coolant (W) heated by the second refrigerant-coolant heat exchanger 124.
  • moisture collected in the first coolant-air heat exchanger 162 can be removed.
  • the temperature of the battery pack 140 is maintained in a lower state because it is before the battery pack 140 is warmed up.
  • the coolant control valve 132 operates similarly to the dehumidification mode after battery warm-up shown in FIG. 12, so the flow pattern of the coolant (W) in the coolant circulation passage 230 is also shown in FIG. It appears similar to the dehumidifying mode after battery warm-up shown in Figure 12.
  • the description will focus on differences between the dehumidifying mode before battery warm-up and the dehumidifying mode after battery warm-up shown in FIG. 12.
  • the temperature of the battery pack 140 is low, so the temperature of the coolant (W) delivered from the battery pack 140 to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 is in a medium-low temperature state. That is, the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to medium-low temperature in the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 through the third coolant flow path 233 and the fifth coolant flow path 235. ), the waste heat of the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be recovered by transferring it to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 along the first coolant flow path 231.
  • the amount of waste heat recovered is inevitably relatively small.
  • the dehumidifying mode before battery warm-up is a mode used for dehumidification while using the residual heat of the battery pack 140 in environmental conditions that require cooling of the battery pack 140 and indoor air, but the dehumidifying mode after battery warm-up shown in FIG. 12 Unlike the mode, the operation of the second coolant pump 131b is stopped or operated at a low output, so the flow rate of coolant (W) provided to the battery pack 140 may be very small. Accordingly, in the dehumidifying mode before battery warm-up, the flow rate of the coolant (W) used for cooling the battery pack 140 is lower than the flow rate of the coolant (W) used for cooling the first coolant-air heat exchanger 162.
  • the temperature of the coolant (W) delivered to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 can be maintained at a medium or low temperature depending on the temperature of the coolant (W) discharged from the first coolant-air heat exchanger 162. .
  • FIG. 17 is a diagram showing a battery cooling mode before battery warm-up in the fourth temperature management mode of the temperature management system 100 shown in FIG. 1.
  • the battery cooling cooling mode before battery warm-up operates similarly to the battery cooling cooling mode after battery warm-up shown in FIG. 13, so the flow pattern of the coolant (W) in the coolant circulation passage 230 It also shows a similar appearance to the battery cooling mode after battery warm-up shown in FIG. 13 .
  • the explanation will focus on differences between the battery cooling and cooling mode before battery warm-up and the battery cooling and cooling mode after battery warm-up shown in FIG. 13.
  • the temperature of the battery pack 140 is low, so the temperature of the coolant (W) delivered from the battery pack 140 to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 is in a medium-low temperature state. am. That is, the coolant control valve 132 transfers the coolant (W) heated to medium-low temperature in the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 through the third coolant flow path 233 and the fifth coolant flow path 235. ), some of the waste heat from the battery pack 140 and the first coolant-air heat exchanger 162 can be recovered by transferring it to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 along the first coolant flow path 231. However, unlike the battery cooling mode after battery warm-up shown in FIG. 13, the temperature of the battery pack 140 is low, so the amount of waste heat recovered is inevitably relatively small.
  • the battery cooling cooling mode before battery warm-up is a mode that cools the indoor air and cools the battery pack 140 while using the residual heat resulting from the warm-up of the battery pack 140, but the battery cooling cooling mode after battery warm-up shown in FIG. 13 Unlike the mode, the operation of the second coolant pump 131b is stopped or operated at a low output, so the flow rate of coolant provided to the battery pack 140 may be very small. Accordingly, in the battery cooling mode before battery warm-up, the flow rate of the coolant (W) used for cooling the battery pack 140 is the flow rate of the coolant (W) used for cooling the first coolant-air heat exchanger 162.
  • the temperature of the coolant (W) delivered to the first refrigerant-coolant heat exchanger 122 will be maintained at a mid-low temperature depending on the temperature of the coolant (W) discharged from the first coolant-air heat exchanger 162. You can.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템은, 냉매의 발열과 응축열에 따른 열의 방출 및 흡수가 이루어지는 히트 펌프부, 상기 히트 펌프부의 냉매에 의해 냉각 또는 가열되도록 상기 히트 펌프부에 일측부가 열전달 가능하게 연결된 냉매-냉각수 열교환부, 및 상기 냉매-냉각수 열교환부의 타측부에 열전달 가능하게 연결되고 상기 냉매-냉각수 열교환부에 의해 냉각 또는 가열된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모들 중 적어도 하나의 온도를 조절하는 온도 관리부를 포함할 수 있다.

Description

전기차의 온도 관리 시스템
본 발명은 전기차의 온도 관리 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 히트 펌프부의 냉매에 의해 가열 또는 냉각되는 냉각수를 이용하여 배터리 팩, 전장부품 모듈 및 공조장치의 열교환기에 대한 온도를 적절하게 관리할 수 있고, 냉매와 냉각수의 유동 패턴을 변경하여 배터리 팩과 전장부품 모듈 및 공조장치의 열교환기를 다양한 온도관리모드로 관리할 수 있는 전기차의 온도 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전기차는 배터리 팩으로부터 전기를 공급받아 전장부품 모듈의 모터에서 출력되는 동력으로 주행되는 구조이다. 그로 인하여, 전기차는 기존의 엔진으로 주행되는 차량과 비교하여 이산화탄소의 배출이 없고 소음이 작아 친환경 자동차로 각광받고 있다.
전기차의 핵심 구성으로써 배터리 팩과 관련한 기술이 활발하게 연구되고 있다. 특히, 최근에는 배터리 팩의 경량화, 소형화, 짧은 충전 시간 및 안전성 등에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
상기와 같은 전기차의 배터리 팩은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 확보하는 것이 가능하다. 하지만, 전기차의 구동 중에 배터리 팩의 내부에서 발생하는 열 및 외부의 온도변화 등으로 인하여 배터리 팩의 온도가 관리되지 않아 최적의 온도환경에서 배터리 팩을 사용하는 것이 매우 어려운 실정이다.
이를 개선하기 위하여, 기존의 전기차에는 배터리 팩의 온도를 최적의 온도로 유지를 위한 배터리 팩의 온도 조절용 냉난방 시스템을 추가적으로 설치하기도 한다. 상기와 같은 배터리 팩의 온도 조절용 냉난방 시스템은 차량의 캐빈(cabin) 실내를 공조하기 위한 냉난방 시스템과는 별도로 설치 및 운용된다. 그로 인하여, 기존의 전기차에는 독립된 2개의 냉난방 시스템이 구축되되, 하나는 실내 냉난방에 사용되고, 다른 하나는 배터리 팩의 온도 관리에 사용된다.
상기와 같이 두 개의 냉난방 시스템을 독립적으로 운영하는 방식은, 배터리 팩의 최적 성능 발휘를 위한 온도 환경을 용이하게 구현하지만, 전기차의 전체적인 전력 소비율이 현저히 증가하여 전체적으로 에너지 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있다. 그에 따라, 배터리 팩의 1회 충전을 통해 주행할 수 있는 전기차의 주행 거리가 크게 줄어드는 단점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 전기차의 공조장치와 배터리 팩 및 전장부품 모듈의 온도 관리 시스템을 유기적으로 통합한 기술 개발이 절실한 실정이다.
본 발명의 실시예는, 히트 펌프부의 냉매에 의해 가열 또는 냉각되는 냉각수를 이용하여 온도 관리부가 배터리 팩, 전장부품 모듈 및 공조장치의 열교환기에 대한 온도를 적절하게 관리할 수 있고, 별도의 냉난방 시스템을 추가로 사용할 필요가 없기 때문에 온도 관리부의 구성을 간소화시킴으로써 온도 관리 시스템의 제조 비용과 중량을 절감할 수 있는 전기차의 온도 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 히트 펌프부의 냉매 및 온도 관리부의 냉각수에 대한 유동 패턴을 다양하게 변경함으로써, 배터리 팩과 전장부품 모듈 및 공조장치의 열교환기에 대한 온도관리모드를 다양하게 설정할 수 있고, 전기차의 주행 조건 및 주변 환경에 따라 최적의 온도관리모드를 제공할 수 있는 전기차의 온도 관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 냉매의 발열과 응축열에 따른 열의 방출 및 흡수가 이루어지는 히트 펌프부, 상기 히트 펌프부의 냉매에 의해 냉각 또는 가열되도록 상기 히트 펌프부에 일측부가 열전달 가능하게 연결된 냉매-냉각수 열교환부, 및 상기 냉매-냉각수 열교환부의 타측부에 열전달 가능하게 연결되고, 상기 냉매-냉각수 열교환부에 의해 냉각 또는 가열된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모들 중 적어도 하나의 온도를 조절하는 온도 관리부를 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 히트 펌프부는, 상기 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기에 의해 압축된 상기 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 상기 팽창밸브와 상기 압축기 사이에 배치되고 상기 팽창밸브와 상기 압축기 사이에서 유동되는 상기 냉매의 유동 방향을 선택적으로 전환시키는 냉매 전환밸브, 및 상기 압축기, 상기 냉매 전환밸브, 상기 팽창밸브 및 상기 냉매-냉각수 열교환기를 따라 상기 냉매를 순환 유동시키도록 마련된 냉매 순환유로를 포함할 수 있다.
상기 냉매 순환유로는, 상기 압축기의 출구부와 상기 냉매 전환밸브의 제1 냉매 포트를 연결하는 제1 냉매 유로, 상기 냉매 전환밸브의 제2 냉매 포트와 상기 팽창밸브의 제1 출입구를 연결하는 제2 냉매 유로, 상기 팽창밸브의 제2 출입구와 상기 냉매 전환밸브의 제3 냉매 포트를 연결하는 제3 냉매 유로, 및 상기 냉매 전환밸브의 제4 냉매 포트와 상기 압축기의 입구부를 연결하는 제4 냉매 유로를 포함할 수 있다.
상기 냉매-냉각수 열교환부는, 상기 제2 냉매 유로에 일측부가 연결되는 제1 냉매-냉각수 열교환기, 및 상기 제3 냉매 유로에 일측부가 연결되는 제2 냉매-냉각수 열교환기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기와 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기 중 어느 하나는 상기 냉매에 의해 가열될 수 있고, 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기와 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기 중 다른 하나는 상기 냉매에 의해 냉각될 수 있다.
바람직하게, 상기 냉매 전환밸브는 상기 제1 냉매 포트, 상기 제2 냉매 포트, 상기 제3 냉매 포트 및 상기 제4 냉매 포트를 갖는 4방향 스위치 밸브로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 히트 펌프부는, 상기 냉매 전환밸브의 작동 패턴에 따라 제1 냉매유동모드 또는 제2 냉매유동모드 중 어느 하나의 모드로 작동될 수 있다.
상기 제1 냉매유동모드에서는, 상기 제1 냉매-냉각수 열교화기에 상기 압축기에서 압축된 냉매를 전달할 수 있고, 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 전달할 수 있다. 상기 제2 냉매유동모드에서는, 상기 제1 냉매-냉각수 열교화기에 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 전달할 수 있고, 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 상기 압축기에서 압축된 냉매를 전달할 수 있다.
바람직하게, 상기 냉매 전환밸브는, 상기 제1 냉매 포트를 상기 제2 냉매 포트나 상기 제3 냉매 포트에 선택적으로 연결하는 제1 내부유로, 및 상기 제4 냉매 포트를 상기 제2 냉매 포트나 제3 냉매 포트에 선택적으로 연결하는 제2 내부유로를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 냉매유동모드에서는 상기 제1 내부유로가 상기 제1 냉매 포트와 상기 제2 냉매 포트를 연결함과 아울러 상기 제2 내부유로가 상기 제4 냉매 포트와 상기 제3 냉매 포트를 연결할 수 있다.
상기 제2 냉매유동모드에서는 상기 제1 내부유로가 상기 제1 냉매 포트와 상기 제3 냉매 포트를 연결함과 아울러 상기 제2 내부유로가 상기 제4 냉매 포트와 상기 제2 냉매 포트를 연결할 수 있다.
바람직하게, 상기 팽창밸브는, 상기 제2 냉매 유로와 연결되는 제1 출입구, 상기 제3 냉매 유로와 연결되는 제2 출입구, 및 상기 제4 냉매 유로와 연결되는 제3 출입구를 포함할 수 있다.
상기 제1 출입구와 상기 제2 출입구는 상시 개방될 수 있고, 상기 제3 출입구는 상기 팽창밸브로 유입된 냉매의 일부를 상기 제4 냉매 유로에 선택적으로 바이패스시키도록 선택적으로 개폐될 수 있다.
바람직하게, 상기 히트 펌프부는, 상기 압축기의 입구부로 유입되는 상기 냉매의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 제4 냉매 유로 상에 배치되는 어큐뮬레이터, 상기 압축기의 출구부에서 배출되는 상기 냉매의 압력을 측정하도록 상기 제1 냉각유로 상에 배치되는 제1 압력측정기, 및 상기 압축기의 입구부에 유입되는 상기 냉매의 압력을 측정하도록 상기 제4 냉각유로 상에 배치되는 제2 압력측정기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템은, 상기 냉각수를 외부 공기와 열교환시키는 라지에이터, 및 상기 냉각수를 전기차의 실내 공기와 열교환시키는 냉각수-공기 열교환부를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수-공기 열교환부는, 상기 실내 공기를 독립적으로 조절하기 위한 제1 냉각수-공기 열교환기 및 제2 냉각수-공기 열교환기로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 온도 관리부는, 상기 냉각수를 펌핑하는 냉각수 펌프, 상기 냉각수를 선택적으로 가열하는 냉각수 히터, 상기 냉각수를 상기 냉각수 펌프, 상기 냉각수 히터, 상기 냉매-냉각수 열교환부, 상기 배터리 팩, 상기 전장부품 모듈, 상기 라지에이터 및 상기 냉각수-공기 열교환기를 따라 순환 유동시키도록 마련된 냉각수 순환유로, 및 상기 냉각수 순환유로를 따라 유동되는 상기 냉각수의 유동 패턴을 변경하도록 상기 냉각수 순환유로 상에 배치되고, 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈 및 상기 냉각수-공기 열교환기의 온도를 조절하기 위한 복수개의 작동 패턴으로 작동되는 냉각수 제어밸브를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 순환유로는, 상기 냉각수 제어밸브의 제1 냉각수 포트와 제2 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기의 타측부에 연결되는 제1 냉각수 유로, 상기 냉각수 제어밸브의 제3 냉각수 포트와 제4 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기의 타측부에 연결되는 제2 냉각수 유로, 상기 냉각수 제어밸브의 제5 냉각수 포트와 제6 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고 상기 배터리 팩과 상기 냉각수 히터에 연결되는 제3 냉각수 유로, 상기 냉각수 제어밸브의 제7 냉각수 포트와 제8 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고 상기 전장부품 모듈에 연결되는 제4 냉각수 유로, 상기 냉각수 제어밸브의 제9 냉각수 포트와 제10 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고 상기 제1 냉각수-공기 열교환기에 연결되는 제5 냉각수 유로, 상기 냉각수 제어밸브의 제11 냉각수 포트와 제12 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고 상기 제2 냉각수-공기 열교환기에 연결되는 제6 냉각수 유로, 및 상기 냉각수 제어밸브의 제13 냉각수 포트와 제14 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고 상기 라지에이터에 연결되는 제7 냉각수 유로를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 온도 관리부는, 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 상기 제2 냉각수 포트로 유동되는 상기 냉각수의 온도를 측정하도록 상기 제1 냉각수 유로에 배치되는 제1 온도측정기, 및 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에서 상기 제4 냉각수 포트로 유동되는 상기 냉각수의 온도를 측정하도록 상기 제2 냉각수 유로에 배치되는 제2 온도측정기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 냉각수 펌프는, 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기와 상기 제4 냉각수 포트 사이에 위치하도록 상기 제2 냉각수 유로에 배치되고 상기 냉각수를 상기 제4 냉각수 포트로 펌핑하는 제1 냉각수 펌프, 상기 제5 냉각수 포트와 상기 배터리 팩 사이에 위치하도록 상기 제3 냉각수 유로에 배치되고 상기 냉각수를 상기 배터리 팩으로 펌핑하는 제2 냉각수 펌프, 상기 제7 냉각수 포트와 상기 전장부품 모듈 사이에 위치하도록 상기 제4 냉각수 유로에 배치되고 상기 냉각수를 상기 전장부품 모듈로 펌핑하는 제3 냉각수 펌프, 및 상기 제9 냉각수 포트와 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 사이에 위치하도록 상기 제5 냉각수 유로에 배치되고, 상기 냉각수를 상기 제1 냉각수-공기 열교환기로 펌핑하는 제4 냉각수 펌프를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1~14 냉각수 포트를 갖는 14방향 제어 밸브로 제공될 수 있다.
상기 온도 관리부는 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈 및 상기 냉각수-공기 열교환부의 온도를 조절하도록 상기 냉매 전환 밸브와 상기 냉각수 제어밸브의 작동 패턴에 따라 복수개의 온도관리모드로 작동될 수 있다.
바람직하게, 상기 온도관리모드들은 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 이루어지는 상기 냉매와 상기 냉각수의 열교환 패턴에 따라 제1 온도관리모드, 제2 온도관리모드, 제3 온도관리모드 및 제4 온도관리모드로 분류될 수 있다.
여기서, 상기 제1 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제1 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 저온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열한 후 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈에 전달하도록 작동될 수 있다.
그리고, 상기 제2 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제1 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 중온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열한 후 상기 배터리 팩에 전달하도록 작동될 수 있다.
또한, 상기 제3 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제2 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 중온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각한 후 상기 배터리 팩에 전달함과 아울러 상기 전장부품 모듈 또는 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 중 적어도 하나에 전달하도록 작동될 수 있다.
또한, 상기 제4 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제2 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 중저온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각한 후 상기 배터리 팩에 전달하도록 작동될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 온도관리모드는, 상기 냉매의 증발 온도보다 외기 온도가 높은 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 및 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 외기 흡열 난방 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제1 온도관리모드는, 외기 흡열이 불가능한 혹한의 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 및 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키고 해당 냉각수를 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각시키는 비효율 난방 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제2 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제1 온도관리모드는, 상기 비효율 난방 모드에서 상기 팽창밸브의 상기 제3 출입구를 추가로 개방시켜 상기 팽창밸브에 유입된 냉매 중 일부를 상기 제4 냉매 유로로 바이패스시키는 비효율 난방 건조 모드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 온도관리모드는, 상기 공조장치의 작동이 불필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 외기 흡열 배터리 웜업 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제1 온도관리모드는, 상기 공조장치의 작동이 불필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키고 해당 냉각수를 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각시키는 비효율 배터리 웜업 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제2 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제1 온도관리모드는, 상기 비효율 배터리 웜업 모드에서 상기 팽창밸브의 상기 제3 출입구를 추가로 개방시켜 상기 팽창밸브에 유입된 냉매 중 일부를 상기 제4 냉매 유로로 바이패스시키는 비효율 배터리 웜업 건조 모드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 온도관리모드는, 겨울철의 운전자 부재시 상기 전기차의 실내 난방 열원이 존재하는 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩의 온도를 상승시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키는 배터리 열 저장 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제3 온도관리모드는, 혹한 환경에서 상기 전기차의 실내 난방 성능을 높이기 위한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 폐열 회수 난방 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제3 온도관리모드는, 김서림의 제거가 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 및 상기 전장부품 모듈의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 디포깅 모드를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제3 온도관리모드는, 상기 냉각수-공기 열교환기의 제상이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 제상 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제3 온도관리모드는, 상기 전기차의 실내 공기에 대한 제습이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 제습 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제3 온도관리모드는, 상기 배터리 팩과 실내의 냉방이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 배터리 쿨링 냉방 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제3 온도관리모드는, 상기 전장부품 모듈의 빠른 웜업이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 전장부품 웜업 냉방 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
바람직하게, 상기 제4 온도관리모드는, 탑승자의 부재시 상기 배터리 팩이 고전력 충전 중인 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 충전 냉각 모드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동킨 후 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달한다.
또한, 상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템은, 히트 펌프부의 냉매 및 온도 관리부의 냉각수를 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환부를 이용하여 냉각수를 냉매로 가열 또는 냉각시킨 후 해당 냉각수를 배터리 팩, 전장부품 모듈 및 공조장치의 냉각수-공기 열교환부에 선택적으로 유동시키는 구조이므로, 온도 관리부의 냉각수를 이용하여 배터리 팩, 전장부품 모듈 및 냉각수-공기 열교환부의 온도를 전기차의 주행 조건 및 주변 환경에 따라 적절하게 관리할 수 있고, 배터리 팩과 전장부품 모듈 및 냉각수-공기 열교환부의 온도를 하나의 통합 시스템으로 간편하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템은, 배터리 팩과 전장부품 모듈의 온도 조절 기능과 함께 냉각수-공기 열교환부의 실내 공조 기능을 통합한 하나의 시스템 구조이므로, 별도의 실내 공조용 냉난방 시스템을 생략할 수 있고, 온도 관리 시스템의 구성을 간소화시킬 수 있으며, 온도 관리 시스템을 하나의 통합 모듈로 제작하여 온도 관리 시스템의 제조 비용, 중량 및 설치 공간 등을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템은, 히터 펌프부의 냉매 전환밸브 및 온도 관리부의 냉각수 제어밸브를 이용하여 냉매와 냉각수의 유동 패턴을 다양하게 변경함에 따라 히터 펌프부의 냉매유동모드 및 온도 관리부의 온도관리모드를 다양하게 설정할 수 있고, 전기차의 주행 조건 및 주변 환경에 최적화된 온도관리모드로 작동하여 배터리 팩과 전장부품 모듈 및 냉각수-공기 열교환부의 온도 관리 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템은, 히트 펌프부의 냉매 전환밸브를 이용하여 냉매 순환유로를 따라 유동하는 냉매의 유동 방향을 반대 방향으로 변경하므로, 냉매 순환유로의 유동 방향에 따라 히트 펌프부의 냉매에서 온도 관리부의 냉각수로 전달되는 열교환 패턴이 달라질 수 있고, 그 때문에 온도 관리부의 온도 관리 모드를 더 다양하게 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템은, 온도 관리부의 냉각수를 외부 공기와 열교환시키는 라지에이터 및 온도 관리부의 냉각수를 직접 가열하는 냉각수 히터를 포함하므로, 라지에이터를 이용하여 외부 공기의 열을 냉각수에 흡열시키거나 냉각수의 열을 외부 공기로 방출할 수 있고, 이를 이용하여 온도 관리부의 온도 관리 성능을 더 향상시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 온도 관리부의 온도관리모드를 통해 실내 냉난방, 배터리 팩의 웜업, 전장부품 모듈의 웜업, 배터리 팩의 급속 충전, 김서림 제거, 제상, 제습, 폐열 회수 등의 온도 관리 기능을 다양하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템이 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제1 온도관리모드의 외기 흡열 난방 모드를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제1 온도관리모드의 비효율 난방 모드를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제1 온도관리모드의 비효율 난방 건조 모드를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제1 온도관리모드의 외기 흡열 배터리 웜업 모드를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제1 온도관리모드의 비효율 배터리 웜업 모드를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제1 온도관리모드의 비효율 배터리 웜업 건조 모드를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제2 온도관리모드의 배터리 열 저장 모드를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제3 온도관리모드의 폐열 회수 난방 모드를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제3 온도관리모드의 디포깅 모드를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제3 온도관리모드의 제상 모드를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제3 온도관리모드의 배터리 웜업 후 제습 모드를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제3 온도관리모드의 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제3 온도관리모드의 전장부품 웜업 냉방 모드를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제4 온도관리모드의 충전 냉각 모드를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제4 온도관리모드의 배터리 웜업 전 제습 모드를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템의 제4 온도관리모드의 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드를 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템(100)이 도시된 구성도이다. 도 2 내지 도 7은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제1 온도관리모드의 외기 흡열 난방 모드, 비효율 난방 모드, 비효율 난방 건조 모드, 외기 흡열 배터리 웜업 모드, 비효율 배터리 웜업 모드 및 비효율 배터리 웜업 건조 모드를 각각 나타낸 도면이다. 도 8은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제2 온도관리모드의 배터리 열 저장 모드를 나타낸 도면이다. 도 9 내지 도 14는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제3 온도관리모드의 폐열 회수 난방 모드, 디포킹 모드, 제상 모드, 배터리 웜업 후 제습 모드, 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드 및 전장부품 웜업 냉방 모드를 각각 나타낸 도면이다. 도 15 내지 도 17은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제4 온도관리모드의 충전 냉각 모드, 배터리 웜업 전 제습 모드 및 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드를 각각 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템(100)은, 히트 펌프부(110), 냉매-냉각수 열교환부(120) 및 온도 관리부(130)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 전기차의 온도 관리 시스템(100)는, 냉매-냉각수 열교환부(120)를 매개로 하여 히트 펌프부(110)와 온도 관리부(130)를 통합한 하나의 통합 시스템으로 제작할 수 있고, 히트 펌프부(110)와 온도 관리부(130)의 작동을 통합적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예의 히트 펌프부(110)는 냉매 순환유로(210)를 따라 냉매(R)를 순환 유동시키되, 냉매 순환유로(210)는 냉매 파이프로 제작할 수 있다. 반면에, 본 실시예의 온도 관리부(130)는 냉각수 순환유로(230)를 따라 냉각수(W)를 순환 유동시키되, 냉각수 순환유로(230)는 유연한 냉각수 호스로 제작할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 냉각수 순환유로(230)가 냉각수 호스로 형성되므로, 냉각수 순환유로(230)를 저렴한 비용으로 제작할 수 있고, 냉각수 호스를 원활하게 절곡시켜 온도 관리부(130)의 설계 자유도 및 설치 편의성 등을 개선할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 온도 관리 시스템(100)이 전기차에 적용되는 것으로 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 배터리 팩(140), 전장부품 모듈(150) 및 공조장치의 냉각수-공기 열교환부(160)를 구비한 이동수단(예컨대, 드론 비행 자동차 또는 전기 선박)이나 기계(예컨대, 굴착기와 콤바인 등과 같은 작업 기계)에도 다양하게 적용될 수 있다.
한편, 본 실시예의 배터리 팩(140)에는 냉각수에 의해 수냉식으로 냉각되기 위한 수냉식 히트 싱크가 구비될 수 있다. 본 실시예의 전장부품 모듈(150)은 전기차의 동력을 제공하기 위한 모터 및 전기차의 작동을 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있고, 전장부품 모듈(150)에는 냉각수가 통과되는 수냉식 응축기가 구비될 수 있다. 본 실시예의 공조장치의 냉각수-공기 열교환부(160)는 실내 공기의 냉난방 또는 제습, 전기차의 김서림 제거(디포깅)와 서리 제거(제상) 등의 기능을 수행하도록 전기차의 캐빈 내에 두 개가 서로 근접한 위치에 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 17를 참조하면, 본 실시예의 히트 펌프부(110)는, 냉매의 발열과 응축열에 따른 열의 방출 및 흡수가 이루어지는 장치로서, 냉매(R)가 순환 유동되기 위한 냉매 순환유로(210)를 구비할 수 있다. 즉, 히트 펌프부(110)는 냉매의 발열 또는　응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달함과 아울러 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방 겸용장치의 기능을 수행할 수 있다.
예를 들면, 히트 펌프부(110)는 압축기(111), 팽창밸브(112), 냉매 전환밸브(113), 어큐뮬레이터(114), 제1 압력측정기(115), 제2 압력측정기(116) 및 냉매 순환유로(210)를 포함할 수 있다.
압축기(111)는 냉매를 고온으로 압축시킬 수 있다. 팽창밸브(112)는 냉매를 저온으로 팽창시킬 수 있다. 냉매 전환밸브(113)는 냉매 순환유로(210)를 따라 유동되는 냉매의 유동 방향을 전환하도록 압축기(111)와 팽창밸브(112) 사이의 냉매 순환유로(210)에 배치될 수 있다. 어큐뮬레이터(114)는 압축기(111)의 입구부에 유입되는 냉매의 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 제1 압력측정기(115)는 압축기(111)의 출구부에서 배출되는 냉매(R)의 압력을 측정할 수 있다. 제2 압력측정기(116)는 압축기(111)의 입구부에 유입되는 냉매(R)의 압력을 측정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉매 순환유로(210)는, 압축기(111)의 출구부와 냉매 전환밸브(113)의 제1 냉매 포트(1')를 연결하는 제1 냉매 유로(212), 냉매 전환밸브(113)의 제2 냉매 포트(2')와 팽창밸브(112)의 제1 출입구(112a)를 연결하는 제2 냉매 유로(214), 팽창밸브(112)의 제2 출입구(112b)와 냉매 전환밸브(113)의 제3 냉매 포트(3')를 연결하는 제3 냉매 유로(216), 및 냉매 전환밸브(113)의 제4 냉매 포트(4')와 압축기(111)의 입구부를 연결하는 제4 냉매 유로(218)를 포함할 수 있다.
여기서, 팽창밸브(112)는 냉매의 유출입이 이루어지는 3개의 출입구(112a, 112b, 112c)를 갖는 3방향 팽창밸브로 제공될 수 있다. 즉, 팽창밸브(112)는, 제2 냉매 유로(214)와 연결되는 제1 출입구(112a), 제3 냉매 유로(216)와 연결되는 제2 출입구(112b), 및 제4 냉매 유로(218)와 연결되는 제3 출입구(112c)를 포함할 수 있다.
제1 출입구(112a)는 제2 냉매 유로(214)에 상시 개방된 상태로 연결될 수 있고, 제2 출입구(112b)는 제3 냉매 유로(216)에 상시 개방된 상태로 연결될 수 있다. 반면에, 제3 출입구(112c)는 제4 냉매 유로(218)에 개폐 가능하게 연결될 수 있다. 상기와 같이 제3 출입구(112c)가 선택적으로 개폐되면, 제1 출입구(112a) 또는 제2 출입구(112b)를 통해 팽창밸브(112)의 내부에 유입된 냉매의 일부가 제4 냉매 유로(218)에 선택적으로 바이패스될 수 있다.
그리고, 냉매 전환밸브(113)는 제1 냉매 포트(1'), 제2 냉매 포트(2'), 제3 냉매 포트(3') 및 제4 냉매 포트(4')를 갖는 4방향 스위치 밸브로 제공될 수 있다. 제1 냉매 포트(1’)는 제1 냉매 유로(212)의 일단부와 연통되게 연결될 수 있고, 제2 냉매 포트(2’)는 제2 냉매 유로(214)의 일단부와 연통되게 연결될 수 있으며, 제3 냉매 포트(3’)는 제3 냉매 유로(216)의 일단부와 연통되게 연결될 수 있고, 제4 냉매 포트(4’)는 제4 냉매 유로(218)의 일단부와 연통되게 연결될 수 있다.
본 실시예의 히트 펌프부(110)는, 냉매 전환밸브(113)의 작동에 따라 냉매 순환유로(210)의 형상이 달라지면서 냉매(R)의 유동 패턴이 변경될 수 있고, 해당 냉매(R)의 유동 패턴 변경에 따라 제1 냉매유동모드와 제2 냉매유동모드 중 어느 하나의 모드로 작동될 수 있다.
이를 위하여, 냉매 전환밸브(113)는, 제1 냉매 포트(1')를 제2 냉매 포트(2')나 제3 냉매 포트(3')에 선택적으로 연결하는 제1 내부유로(113a), 및 제4 냉매 포트(4')를 제2 냉매 포트(2')나 제3 냉매 포트(3')에 선택적으로 연결하는 제2 내부유로(113b)를 더 포함할 수 있다.
제1 냉매유동모드에서는, 제1 내부유로(113a)가 제1 냉매 포트(1')와 제2 냉매 포트(2')를 연결할 수 있고, 제2 내부유로(113b)가 제4 냉매 포트(4')와 제3 냉매 포트(3')를 연결할 수 있다. 즉, 냉매 전환밸브(113)는 제1 냉매유동모드에서 제1 위치에 배치되되, 제1 냉매 포트(1')와 제2 냉매 포트(2')가 제1 내부유로(113a)를 통해 연결되어 제1 냉매 유로(212)와 제2 냉매 유로(214)가 연통되게 연결될 수 있고, 제3 냉매 포트(3')와 제4 냉매 포트(4')가 제2 내부유로(113b)를 통해 연결되어 제3 냉매 유로(216)와 제4 냉매 유로(218)가 연통되게 연결될 수 있다.
제2 냉매유동모드에서는, 제1 내부유로(113a)가 제1 냉매 포트(1')와 제3 냉매 포트(3')를 연결할 수 있고, 제2 내부유로(113b)가 제4 냉매 포트(4')와 제2 냉매 포트(2')를 연결할 수 있다. 즉, 냉매 전환밸브(113)는, 제2 냉매유동모드에서 제1 위치에서 45도의 각도로 회전된 제2 위치에 배치되되, 제1 냉매 포트(1')와 제2 냉매 포트(2')가 제1 내부유로(113a)를 통해 연결되어 제1 냉매 유로(212)와 제2 냉매 유로(214)가 연통되게 연결될 수 있고, 제3 냉매 포트(3')와 제4 냉매 포트(4')가 제2 내부유로(113b)를 통해 연결되어 제3 냉매 유로(216)와 제4 냉매 유로(218)가 연통되게 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 17를 참조하면, 본 실시예의 냉매-냉각수 열교환부(120)는, 히트 펌프부(110)의 냉매(R) 및 온도 관리부(130)의 냉각수(W)를 열교환시키도록 히트 펌프부(110)의 냉매 순환유로(210) 및 온도 관리부(130)의 후술하는 냉각수 순환유로(230)에 연결될 수 있다. 일례로, 냉매-냉각수 열교환부(120)는 전열성 재질의 판재로 제작된 플레이트 타입의 열교환기로 제공될 수 있다. 이때, 냉매-냉각수 열교환부(120)의 일측부는 냉매 순환유로(210)에 연결될 수 있고, 냉매-냉각수 열교환부(120)의 타측부는 냉각수 순환유로(230)에 연결될 수 있다.
예를 들면, 냉매-냉각수 열교환부(120)는, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122) 및 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)를 포함할 수 있다.
제1 냉매-냉각수 열교환기(122)는, 냉매 순환유로(210)의 제2 냉매 유로(214)와 후술하는 냉각수 순환유로(230)의 제1 냉각수 유로(231)에 열교환 가능하게 배치될 수 있다. 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)의 일측부는 냉매 순환유로(210)의 제2 냉매 유로(214)에 열전달 가능하게 연결될 수 있고, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)의 타측부는 후술하는 냉각수 순환유로(230)의 제1 냉각수 유로(231)에 열전달 가능하게 연결될 수 있다.
제2 냉매-냉각수 열교환기(124)는, 냉매 순환유로(210)의 제3 냉매 유로(216)와 후술하는 냉각수 순환유로(230)의 제2 냉각수 유로(232)에 열교환 가능하게 배치될 수 있다. 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 일측부는 냉매 순환유로(210)의 제3 냉매 유로(216)에 열전달 가능하게 연결될 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 타측부는 후술하는 냉각수 순환유로(230)의 제2 냉각수 유로(232)에 열전달 가능하게 연결될 수 있다.
이때, 냉매 전환밸브(113)가 제1 냉매유동모드의 제1 위치로 작동되면, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)가 제2 냉매 유로(214)를 유동하는 고온의 냉매(R)를 이용하여 제1 냉각수 유로(231)를 유동하는 냉각수(W)를 가열할 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)가 제3 냉매 유로(216)를 유동하는 저온의 냉매(R)를 이용하여 제2 냉각수 유로(232)를 유동하는 냉각수(W)를 냉각할 수 있다.
또한, 냉매 전환밸브(113)가 제2 냉매유동모드의 제2 위치로 작동되면, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)가 제2 냉매 유로(214)를 유동하는 저온의 냉매(R)를 이용하여 제1 냉각수 유로(231)를 유동하는 냉각수(W)를 냉각할 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)가 제2 냉매 유로(214)를 유동하는 고온의 냉매를 이용하여 제2 냉각수 유로(232)를 유동하는 냉각수를 가열할 수 있다.
도 1 내지 17를 참조하면, 본 실시예의 온도 관리부(130)는, 냉매-냉각수 열교환부(120), 후술하는 라지에이터(170)와 냉각수 히터(133) 등을 이용하여 냉각수(W)의 온도를 적절하게 조절할 수 있고, 이런 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140), 전장부품 모듈(150) 및 냉각수-공기 열교환부(160)의 온도를 전기차의 주행 조건 및 주변 환경에 따라 조절할 수 있다. 상기와 같은 온도 관리부(130)의 냉각수(W)는, 히트 펌프부(110)의 냉매(R)와 열교환된 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)와 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)를 통해 가열 및 냉각될 수 있다.
이를 위하여, 온도 관리부(130)에는 배터리 팩(140), 전장부품 모듈(150) 및 냉각수-공기 열교환부(160)에 냉각수(W)를 순환 유동시키기 위한 냉각수 순환유로(230)가 형성될 수 있다. 따라서, 온도 관리부(130)는 냉각수 순환유로(230)의 유동 패턴을 변경하여 냉각수(W)에 의해 배터리 팩(140), 전장부품 모듈(150) 및 냉각수-공기 열교환부(160)의 온도를 다양하게 변경할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예의 온도 관리부(130)는, 냉각수 펌프(131), 냉각수 제어밸브(132), 냉각수 히터(133), 제1 온도측정기(134), 제2 온도측정기(136), 및 냉각수 순환유로(230)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수 펌프(131)는, 냉각수 순환유로(230)를 따라 유동되는 냉각수(W)를 원하는 방향과 크기로 펌핑할 수 있다. 예컨대, 냉각수 펌프(131)는 제1 냉각수 펌프(131a), 제2 냉각수 펌프(131b), 제3 냉각수 펌프(131c) 및 제4 냉각수 펌프(131d)로 제공될 수 있다.
제1 냉각수 펌프(131a)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 냉각수 제어밸브(132)로 냉각수를 펌핑하도록 냉각수 순환유로(230)의 후술하는 제2 냉각수 유로(232)에 배치될 수 있다. 제2 냉각수 펌프(131b)는 냉각수 제어밸브(132)에서 배터리 팩(140)으로 냉각수를 펌핑하도록 냉각수 순환유로(230)의 후술하는 제3 냉각수 유로(233)에 배치될 수 있다. 제3 냉각수 펌프(131c)는 냉각수 제어밸브(132)에서 전장부품 모듈(150)로 냉각수를 펌핑하도록 냉각수 순환유로(230)의 후술하는 제4 냉각수 유로(234)에 배치될 수 있다. 제4 냉각수 펌프(131d)는 냉각수 제어밸브(132)에서 제1 냉각수-공기 열교환기(162)로 냉각수를 펌핑하도록 냉각수 순환유로(230)의 후술하는 제5 냉각수 유로(235)에 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수 제어밸브(132)는, 냉각수 순환유로(230)의 유동 패턴을 변경하여 온도 관리부(130)의 온도관리모드를 설정하도록 냉각수 순환유로(230) 상에 배치될 수 있다. 상기와 같이 냉각수 제어밸브(132)는 온도 관리부(130)의 온도관리모드를 변경함으로써 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150) 및 냉각수-공기 열교환부(160)의 온도를 다양하게 조절할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 냉각수 제어밸브(132)가 14개의 냉각수 포트(1~14)를 구비한 14방향 제어밸브로 제공되는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 냉각수 제어밸브(132)에 의해 조절되는 냉각수 순환유로(230)의 패턴 개수에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기와 같은 냉각수 제어밸브(132)의 작동 패턴에 따라 선택되는 온도 관리부(130)의 온도관리모드는, 전기차의 주행 조건과 주변 환경에 따라 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150) 및 냉각수-공기 열교환부(160)의 온도를 다양하게 설정하도록 복수개의 온도관리모드를 미리 설정할 수 있다. 이러한 온도관리모드 및 그에 따른 냉각수 제어밸브(132)의 작동 패턴에 대한 구체적인 설명은 아래에서 다시 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수 히터(133)는, 배터리 팩(140)을 통과한 냉각수의 온도를 미리 설정된 온도로 상승시키도록 냉각수 순환유로(230)에 마련된 냉각수 가열 장치이다. 즉, 냉각수 히터(133)는, 배터리 팩(140)에서 냉각수 제어밸브(132)의 제6 냉각수 포트(6)로 유동되는 냉각수를 가열하도록 냉각수 순환유로(230)의 후술하는 제3 냉각수 유로(233)에 배치되되, 배터리 팩(140)과 제6 냉각수 포트(6) 사이에 위치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 온도측정기(134)는, 냉각수 순환유로(230)의 후술하는 제1 냉각수 유로(231)에 배치될 수 있되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 냉각수 제어밸브(132)로 유동되는 냉각수(W)의 온도를 실시간으로 측정하도록 제1 냉매-냉각수 열교환기(122) 및 냉각수 제어밸브(132)의 제2 냉각수 포트(2) 사이에 위치될 수 있다. 구체적으로, 제1 온도측정기(134)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 냉매(R)와 열교환된 후 냉각수 제어밸브(132)의 제2 냉각수 포트(2)로 유동되는 냉각수(W)의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 온도측정기(136)는, 냉각수 순환유로(230)의 후술하는 제2 냉각수 유로(232)에 배치될 수 있되, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 냉각수 제어밸브(132)로 유동되는 냉각수(W)의 온도를 실시간으로 측정하도록 제2 냉매-냉각수 열교환기(124) 및 냉각수 제어밸브(132)의 제4 냉각수 포트(4) 사이에 위치될 수 있다. 구체적으로, 제2 온도측정기(136)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 냉매(R)와 열교환된 후 냉각수 제어밸브(132)의 제4 냉각수 포트(4)로 유동되는 냉각수(W)의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수 순환유로(230)는, 제1 냉각수 유로(231), 제2 냉각수 유로(232), 제3 냉각수 유로(233), 제4 냉각수 유로(234), 제5 냉각수 유로(235), 제6 냉각수 유로(236), 및 제7 냉각수 유로(237)를 포함할 수 있다.
제1 냉각수 유로(231)는, 냉각수 제어밸브(132)의 제1 냉각수 포트(1)와 제2 냉각수 포트(2)를 연결하도록 형성될 수 있고, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)의 타측부 및 제1 온도측정기(134)에 연결될 수 있다.
제2 냉각수 유로(232)는, 냉각수 제어밸브(132)의 제3 냉각수 포트(3)와 제4 냉각수 포트(4)를 연결하도록 형성될 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 타측부와 제2 온도측정기(136) 및 제1 냉각수 펌프(131a)에 연결될 수 있다.
제3 냉각수 유로(233)는, 냉각수 제어밸브(132)의 제5 냉각수 포트(5)와 제6 냉각수 포트(6)를 연결하도록 형성될 수 있고, 제1 냉각수 펌프(131b)와 배터리 팩(140) 및 냉각수 히터(133)에 연결될 수 있다.
제4 냉각수 유로(234)는, 냉각수 제어밸브(132)의 제7 냉각수 포트(7)와 제8 냉각수 포트(8)를 연결하도록 형성될 수 있고, 제3 냉각수 펌프(131c)와 전장부품 모듈(150)에 연결될 수 있다.
제5 냉각수 유로(235)는, 냉각수 제어밸브(132)의 제9 냉각수 포트(9)와 제10 냉각수 포트(10)를 연결하도록 형성될 수 있고, 제4 냉각수 펌프(131d)와 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 연결될 수 있다.
제6 냉각수 유로(236)는, 냉각수 제어밸브(132)의 제11 냉각수 포트(11)와 제12 냉각수 포트(12)를 연결하도록 형성될 수 있고, 제2 냉각수-공기 열교환기(164)에 연결될 수 있다.
제7 냉각수 유로(237)는, 냉각수 제어밸브(132)의 제13 냉각수 포트(13)와 제14 냉각수 포트(14)를 연결하도록 형성될 수 있고, 라지에이터(170)에 연결될 수 있다.
도 1 내지 17를 참조하면, 본 실시예의 온도 관리 시스템(100)은, 냉각수(W)와 외부 공기를 열교환시키는 라지에이터(170)를 더 포함할 수 있다. 즉, 라지에이터(170)는 외부 공기와의 열교환을 통해 냉각수 순환유로(230)를 따라 유동되는 냉각수의 열을 외부 공기로 방출하거나 외부 공기의 열을 냉각수에 흡열시킬 수 있다. 여기서, 라지에이터(170)는 냉각수 순환유로(230)의 제7 냉각수 유로(237)에 배치될 수 있다.
상기와 같은 라지에이터(170)는, 전기차에서 사용되는 기존의 라지에이터와 다른 별도의 부품으로 제작되어 온도 관리부(130)에 설치될 수 있다. 하지만, 라지에이터(170)가 온도 관리부(130)에서만 사용되는 별도의 부품으로 제작되지 않고 전기차에서 기존에 사용되는 라지에이터를 공용으로 사용하는 것도 가능하다. 이에 따라서, 전기차에서 기존에 사용되고 있는 라지에이터(170)가 온도 관리부(120)에서 함께 사용되면, 라지에이터(170)의 부품 공용화를 구현하여 비용 감소 및 설치 공간의 확보 등에서 이점을 갖을 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 전기차의 온도 관리 시스템(100)에 대한 온도 관리부(130)의 온도관리모드를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
참고로, 도 2 내지 도 17에서는, 히트 펌프부(110)와 온도 관리부(130)에서 유동되는 냉매(R)와 냉각수(W)의 유동 방향 및 온도를 명확하게 표시하기 위하여 냉매(R)와 냉각수(W)를 다양한 종류의 화살표(A, B, C, D, E)로 도시하고 있다. 이때, 히트 펌프부(110)에 표시된 화살표(A, B, C, D, E)는 냉매 순환유로(210)를 따라 유동되는 냉매(R)를 나타낸 것이고, 온도 관리부(130)에 표시된 화살표(A, B, C, D, E)는 냉각수 순환유로(230)를 따라 유동되는 냉각수(W)를 나타낸 것이다.
예를 들면, 직선 화살표(A)는 고온 상태의 냉매(R) 또는 냉각수(W)를 의미하고, 짧은 간격의 점선 화살표(B)는 중고온 상태의 냉매(R) 또는 냉각수(W)를 의미하며, 긴 간격의 점선 화살표(C)는 중온 상태의 냉매(R) 또는 냉각수(W)를 의미하고, 이점쇄선 화살표(D)는 중저온 상태의 냉매(R) 또는 냉각수(W)를 의미하며, 일점쇄선 화살표(E)는 저온 상태의 냉매(R) 또는 냉각수(W)를 의미한다.
도 2 내지 도 17를 참조하면, 본 실시예에 따른 온도 관리부(130)의 온도관리모드는, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 이루어지는 냉매(R)와 냉각수(W)의 열교환 패턴에 따라 제1 온도관리모드, 제2 온도관리모드, 제3 온도관리모드 및 제4 온도관리모드로 분류될 수 있다. 즉, 제1~4 온도관리모드는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)의 열교환 패턴을 기준으로 구분한 것으로 아래에서 더 구체적으로 설명한다.
도 2 내지 도 7에는 제1 온도관리모드의 다양한 실시예가 각각 도시되어 있다. 제1 온도관리모드에서는, 히트 펌프부(110)가 제1 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 온도 관리부(130)는 제1 냉각수 유로(231)를 따라 유동되는 저온의 냉각수(W)를 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 가열한 후 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)로 전달하도록 작동될 수 있다. 즉, 제1 온도관리모드는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 온도 관리부(130)의 냉각수(W)를 히트 펌프부(110)의 냉매(R)로 가열한 후 이를 이용하여 배터리 팩(140)의 온도를 높일 수 있다.
도 8에는 제2 온도관리모드의 실시예가 도시되어 있다. 제2 온도관리모드에서는, 히트 펌프부(110)가 제1 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 온도 관리부(130)는 제1 냉각수 유로(231)를 따라 유동되는 중온의 냉각수(W)를 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 가열한 후 배터리 팩(140)으로 전달될 수 있다. 즉, 제2 온도관리모드는 제1 온도관리모드와 동일하게 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 온도 관리부(130)의 냉각수(W)를 히트 펌프부(110)의 냉매(R)로 가열한 후 이를 이용하여 배터리 팩(140)의 온도를 높일 수 있다.
도 9 내지 도 14에는 제3 온도관리모드의 다양한 실시예가 각각 도시되어 있다. 제3 온도관리모드에서는, 히트 펌프부(110)가 제2 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 온도 관리부(130)는 제1 냉각수 유로(231)를 따라 유동되는 중온의 냉각수(W)를 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 냉각한 후 배터리 팩(140) 또는 전장부품 모듈(150)로 전달하도록 작동될 수 있다. 즉, 제3 온도관리모드는 제1,2 온도관리모드와 다르게 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 온도 관리부(130)의 냉각수(W)를 히트 펌프부(110)의 냉매(R)로 냉각한 후 이를 이용하여 배터리 팩(140)의 온도를 낮출 수 있다.
도 15 내지 도 17에는 제4 온도관리모드의 실시예가 도시되어 있다. 제4 온도관리모드에서는, 히트 펌프부(110)가 제2 냉매유동모드로 작동될 수 있고, 온도 관리부(130)는 제1 냉각수 유로(231)를 따라 유동되는 중저온의 냉각수(W)를 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 냉각한 후 배터리 팩(140)으로 전달하도록 작동될 수 있다. 즉, 제4 온도관리모드는 제3 온도관리모드와 동일하게 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 온도 관리부(130)의 냉각수(W)를 히트 펌프부(110)의 냉매(R)로 냉각한 후 이를 이용하여 배터리 팩(140)의 온도를 낮출 수 있다.
이상과 같이, 온도 관리부(130)의 온도관리모드는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)를 기준으로 하는 냉각수(W)와 냉매(R)의 열교환 패턴을 기준으로 4개의 모드로 구분되는데, 이러한 제1~4 온도관리모드가 도 2 내지 도 17에 각각 개시되어 있다. 아래에서는 도 2 내지 도 17를 중심으로 제1~4 온도관리모드의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 7를 참조하면, 제1 온도관리모드는 외기 흡열 난방 모드, 비효율 난방 모드, 비효율 난방 건조 모드, 외기 흡열 배터리 웜업 모드, 비효율 배터리 웜업 모드, 및 비효율 배터리 웜업 건조 모드를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제1 온도관리모드의 외기 흡열 난방 모드를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 외기 흡열 난방 모드는, 냉매의 증발 온도보다 외기 온도가 높은 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 고온으로 가열된 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있고, 라지에이터(170)를 통해 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 외기 온도를 흡열시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제9,10 냉각수 포트(9, 10)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제9 냉각수 포트(9)로 전달받아서 제5 냉각수 유로(235)에 유동시키고, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제6,10 냉각수 포트(6, 10)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시킨 후 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
그리고, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제13,14 냉각수 포트(13, 14)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제13 냉각수 포트(13)로 전달받아서 제7 냉각수 유로(237)에 유동시킨 후 제14 냉각수 포트(14)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 통해 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)로 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중온으로 냉각된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 라지에이터(170)에서 외기 온도에 의해 중온으로 열교환된 냉각수(W)를 제7 냉각수 유로(237)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)로 전달하여 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 온도를 상승시킬 수 있다,
한편, 외기 흡열 난방 모드는 냉매의 증발 온도가 외기 온도보다 낮을 때 겨울철 라지에이터(170)를 통한 간접 증발을 활용하는 모드이다. 외기 흡열 난방 모드에서는, 라지에이터(170)와 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 사이에 형성된 냉각수 유로(230), 및 배터리 팩(140), 전장부품 모듈(150), 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)의 사이에 형성된 냉각수 순환유로(230)를 서로 분리시켜 냉각수가 독립적으로 유동할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제1 온도관리모드의 비효율 난방 모드를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 비효율 난방 모드는, 외기 흡열이 불가능한 혹한의 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 가열된 고온의 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있고, 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킨 냉각수(W)를 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 냉각시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제9,10 냉각수 포트(9, 10)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제9 냉각수 포트(9)로 전달받아서 제5 냉각수 유로(235)에 유동시키고, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제6,10 냉각수 포트(6, 10)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시키며, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달받아서 제2 냉각수 유로(232)에 유동시킨 후 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 따라 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중상온으로 냉각된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 전장부품 모듈(150)에서 중온으로 냉각된 냉각수(W)를 제4 냉각수 유로(234)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)로 전달하여 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 비효율 난방 모드는, 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150) 및 제1 냉각수-공기 열교환기(162)를 가열한 냉각수(W)의 잔열을 이용한 난방 및 가열 모드이다. 비효율 난방 모드에서는, 외기 흡열이 불가능한 혹한의 환경에서 사용할 수 있고, 그로 인하여 히트 펌프부(110)의 압축기(111)가 히터 역할을 수행할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제1 온도관리모드의 비효율 난방 건조 모드를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 비효율 난방 건조 모드는, 외기 흡열이 불가능한 혹한의 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있고, 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킨 냉각수(W)를 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 냉각시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 비효율 난방 건조 모드는 도 3에 도시된 비효율 난방 모드와 동일 유사하되, 특히 팽창밸브(112)에 유입된 냉매(R) 중 일부를 제3 출입구(112c)를 통해 제4 냉매 유로(218)로 바이패스시킬 수 있다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 따라 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중상온으로 냉각된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 전장부품 모듈(150)에서 중온으로 냉각된 냉각수(W)를 제4 냉각수 유로(234)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)로 전달하여 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 비효율 난방 건조 모드는, 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150) 및 제1 냉각수-공기 열교환기(162)를 가열한 냉각수의 잔열을 이용한 난방 및 가열 모드이다. 다만, 비효율 난방 건조 모드는 비효율 난방 모드와 달리 팽창밸브(112)로 유입된 냉매의 일부를 압축기(111) 측으로 바이패스함으로써, 비효율 난방으로 인한 히트 펌프부(110)의 낮은 건조도를 상승시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제1 온도관리모드의 외기 흡열 배터리 웜업 모드를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 외기 흡열 배터리 웜업 모드는, 공조장치의 작동이 불필요한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 냉각된 저온의 냉각수(W)를 라지에이터(170)에서 외부 공기의 열을 흡열할 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제6 냉각수 포트(6)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시킨 후 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
그리고, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제13,14 냉각수 포트(13, 14)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제13 냉각수 포트(13)로 전달받아서 제7 냉각수 유로(237)에 유동시킨 후 제14 냉각수 포트(14)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)를 따라 배터리 팩(140)에 전달하여 배터리 팩(140)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)에서 중온으로 냉각된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 라지에이터(170)에서 외기 온도에 의해 중저온으로 열교환된 냉각수(W)를 제7 냉각수 유로(237)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)로 전달하여 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 외기 흡열 배터리 웜업 모드는, 공조장치의 작동을 중단시킨 상태로 배터리 팩(140)을 웜업시키는 모드이다. 외기 흡열 배터리 웜업 모드에서는, 탑승자가 난방을 요청하지 않거나 실내 난방이 충분할 때 공조장치의 제1,2 냉각수-공기 열교환기(162, 164)에 의한 실내 냉난방을 중단할 수 있고, 그 상태에서 라지에이터(170)를 이용한 흡열을 활용하여 배터리 팩(140)의 웜업을 수행할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제1 온도관리모드의 비효율 배터리 웜업 모드를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 비효율 배터리 웜업 모드는, 공조장치의 작동이 불필요한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 가열된 고온의 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있고, 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킨 냉각수(W)를 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 냉각시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제6 냉각수 포트(6)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시키며, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달받아서 제2 냉각수 유로(232)에 유동시킨 후 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 고온으로 가열된 냉각수를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)를 따라 배터리 팩(140)에 전달하여 배터리 팩(140)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또는, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)에서 중온으로 냉각된 냉각수를 제3 냉각수 유로(233)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 전장부품 모듈(150)에서 중저온으로 냉각된 냉각수를 제4 냉각수 유로(234)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)로 전달하여 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 비효율 배터리 웜업 모드는, 공조장치의 작동을 중단시킨 상태로 배터리 팩(140)을 급속 웜업시키는 모드이되, 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)을 가열한 냉각수의 잔열을 이용한 난방 및 가열 모드이다. 비효율 배터리 웜업 모드에서는, 실내 난방이 일정 수준으로 도달될 때 실시할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제1 온도관리모드의 비효율 배터리 웜업 건조 모드를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 비효율 배터리 웜업 건조 모드는, 공조장치의 작동이 불필요한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 가열된 고온의 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있고, 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킨 냉각수(W)를 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 냉각시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 비효율 배터리 웜업 건조 모드는 도 6에 도시된 비효율 배터리 웜업 모드와 동일 유사하되, 특히 팽창밸브(112)에 유입된 냉매 중 일부를 제3 출입구(112c)를 통해 제4 냉매 유로(218)로 바이패스시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 고온으로 가열된 냉각수를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)를 따라 배터리 팩(140)에 전달하여 배터리 팩(140)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또는, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)에서 중온으로 냉각된 냉각수를 제3 냉각수 유로(233)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 전장부품 모듈(150)에서 중저온으로 냉각된 냉각수를 제4 냉각수 유로(234)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)로 전달하여 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 비효율 배터리 웜업 건조 모드는, 공조장치의 작동을 중단시킨 상태로 배터리 팩(140)을 급속 웜업시키는 모드이되, 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)을 가열한 냉각수의 잔열을 이용한 난방 및 가열 모드이다. 다만, 비효율 배터리 웜업 건조 모드는 비효율 배터리 웜업 모드와 달리 팽창밸브(112)로 유입된 냉매의 일부를 압축기(111) 측으로 바이패스함으로써, 비효율 배터리 웜업으로 인한 히트 펌프부(110)의 낮은 건조도를 상승시킬 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제2 온도관리모드의 배터리 열 저장 모드를 나타낸 도면이다. 제2 온도관리모드는 배터리 열 저장 모드를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 배터리 열 저장 모드는, 겨울철의 운전자 부재시 전기차의 실내 난방 열원으로 배터리 팩(140)을 가열하는 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)의 온도를 상승시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 냉각된 저온의 냉각수(W)를 이용하여 전기차의 실내 난방 열원으로 사용할 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시킨 후 제6 냉각수 포트(6)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
그리고, 냉각수 제어밸브(132)는, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제4 냉각수 유로(234)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제13,14 냉각수 포트(13, 14)를 개방하여 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제13 냉각수 포트(13)로 전달받아서 제7 냉각수 유로(237)에 유동시킨 후 제14 냉각수 포트(14)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달한다.
또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제11,12 냉각수 포트(11, 12)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제11 냉각수 포트(11)로 전달받아서 제6 냉각수 유로(236)에 유동시킨 후 제12 냉각수 포트(12)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)를 따라 배터리 팩(140)에 전달하여 배터리 팩(140)의 온도를 상승시킬 수 있다. 냉각수 제어밸브(132)는 라지에이터(170)에서 중저온으로 냉각된 냉각수(W)를 제7 냉각수 유로(237)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 냉각시킬 수 있다. 냉각수 제어밸브(132)는 라지에이터(170)에서 외기 온도에 의해 중저온으로 열교환된 냉각수(W)를 제7 냉각수 유로(237)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)로 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 배터리 열 저장 모드는, 전기차의 주행 전후에 겨울철의 운전자가 부재할 때 전기차의 실내 난방 열원으로 배터리 팩(140)을 가열하는 모드이다. 배터리 열 저장 모드에서는, 실내 난방 열원을 이용하여 배터리 팩(140)만을 가열할 수 있고, 전장부품 모듈(150)은 작동 정지된 상태에서 라지에이터(170)에 의해 냉각시킬 수 있다.
도 9 내지 도 14를 참조하면, 제3 온도관리모드는 폐열 회수 난방 모드, 디포깅(defogging) 모드, 제상 모드, 배터리 웜업 후 제습 모드, 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드 및 전장부품 웜업 모드를 포함할 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제3 온도관리모드의 폐열 회수 난방 모드를 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 폐열 회수 난방 모드는 혹한 환경에서 전기차의 실내 난방 성능을 높이기 위한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수를 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제6 냉각수 포트(6)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시킨 후 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
그리고, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제11,12 냉각수 포트(11, 12)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제11 냉각수 포트(11)로 전달받아서 제6 냉각수 유로(236)에 유동시킨 후 제12 냉각수 포트(12)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)를 따라 배터리 팩(140)에 전달하여 배터리 팩(140)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)에서 중저온으로 가열된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 전장부품 모듈(150)에서 중온으로 가열된 냉각수(W)를 제4 냉각수 유로(234)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제1 냉매-냉각수 열교환기(114a)로 전달하여 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 폐열을 회수할 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제2 냉각수 유로(232)에서 제6 냉각수 유로(236)를 따라 제2 냉각수-공기 열교환기(164)에 전달하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 폐열 회수 난방 모드는 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)에 일정 수준 이상의 폐열을 보유 중일 때 배터리 팩(140)의 온도가 낮은 상황에서도 혹한의 환경에서 실내 난방 성능을 향상시키는 모드이다. 폐열 회수 난방 모드에서는, 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 잔열을 이용하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 가열에 활용할 수 있다.
도 10은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제3 온도관리모드의 디포킹 모드를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 디포깅 모드는, 김서림의 제거를 필요로 하는 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 전장부품 모듈(150)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수를 이용하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제9,10 냉각수 포트(9, 10)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제9 냉각수 포트(9)로 전달받아서 제5 냉각수 유로(235)에 유동시키며, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제6,10 냉각수 포트(6, 10)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시킨 후 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제11,12 냉각수 포트(11, 12)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제11 냉각수 포트(11)로 전달받아서 제6 냉각수 유로(236)에 유동시킨 후 제12 냉각수 포트(12)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 따라 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중저온으로 가열된 냉각수를 제3 냉각수 유로(233)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 전장부품 모듈(150)에서 중온으로 가열된 냉각수를 제4 냉각수 유로(234)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162) 및 전장부품 모듈(150)의 폐열을 회수할 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수를 제2 냉각수 유로(232)에서 제6 냉각수 유로(236)를 따라 제2 냉각수-공기 열교환기(164)에 전달하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 디포깅 모드는 공조장치 내의 공기에 포함된 습기를 포집 후 가열하여 김서림을 제거하는 모드이다. 디포킹 모드에서는, 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 냉각된 저온의 냉각수(W)를 이용하여 공기의 습기를 포집할 수 있고, 제2 냉각수-공기 열교환기(164)에서 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 습기가 제거된 공기를 가열한 후 전기차의 유리부 측으로 배출할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제3 온도관리모드의 제상 모드를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제상 모드는, 냉각수-공기 열교환부(160)의 제상이 필요한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제6 냉각수 포트(6)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시킨 후 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제11,12 냉각수 포트(11, 12)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제11 냉각수 포트(11)로 전달받아서 제6 냉각수 유로(236)에 유동시킨 후 제12 냉각수 포트(12)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)를 따라 배터리 팩(140)에 전달하여 배터리 팩(140)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)에서 중저온으로 가열된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 전장부품 모듈(150)에서 중온으로 가열된 냉각수(W)를 제4 냉각수 유로(234)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달하여 배터리 팩(140)과 전장부품 모듈(150)의 폐열을 회수할 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제2 냉각수 유로(232)에서 제6 냉각수 유로(236)를 따라 제2 냉각수-공기 열교환기(164)에 전달하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 제상 모드는 공조장치의 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 대한 과냉각 상태를 해제하는 모드이되, 디포깅 모드에서 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 작동만을 중단한 상태에 해당하는 모드이다. 제상 모드에서는, 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 작동을 정지시켜 공기의 습기 포집을 중단할 수 있고, 그 상태에서 고온의 냉각수(W)에 의해 가열된 제2 냉각수-공기 열교환기(164)를 이용하여 실내 공기를 가열하기 때문에 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 발생된 성에를 제거할 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제3 온도관리모드의 배터리 웜업 후 제습 모드를 나타낸 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 배터리 웜업 후 제습 모드는, 전기차의 실내 공기에 대한 제습이 필요한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 포집된 습기를 제거할 수 있다. 다만, 배터리 웜업 후 제습 모드에서는 배터리 팩(140)이 웜업된 이후이기 때문에 배터리 팩(140)의 온도가 일정 수준 높은 상태로 유지되고 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제9,10 냉각수 포트(9, 10)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제9 냉각수 포트(9)로 전달받아서 제5 냉각수 유로(235)에 유동시키고, 제6,10 냉각수 포트(6, 10)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제11,12 냉각수 포트(11, 12)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제11 냉각수 포트(11)로 전달받아서 제6 냉각수 유로(236)에 유동시킨 후 제12 냉각수 포트(12)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 따라 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)에서 중온으로 가열된 냉각수(W) 및 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중저온으로 가열된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)에서 제1 냉각수 유로(231)를 따라 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 폐열을 회수할 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(114b)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제2 냉각수 유로(232)에서 제6 냉각수 유로(236)를 따라 제2 냉각수-공기 열교환기(164)에 전달하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 라지에이터(170)에서 외기 온도에 의해 중저온으로 열교환된 냉각수를 제7 냉각수 유로(237)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)로 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, 배터리 웜업 후 제습 모드는 배터리 팩(140)과 실내 공기의 냉방이 필요한 환경 조건에서 배터리 팩(140)의 웜업에 따른 잔열을 이용하면서 제습용으로 사용하는 모드이다. 제습 모드에서는, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 냉각된 저온의 냉각수(W)를 이용하여 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 실내 공기의 습기를 포집한 후 배터리 팩(140)도 냉각할 수 있다. 다만, 전장부품 모듈(150)은 라지에이터(170)에 의해 독립적으로 냉각될 수 있다.
다만, 배터리 웜업 후 제습 모드에서는, 배터리 팩(140)이 웜업된 이후이기 때문에 배터리 팩(140)의 온도가 일정 수준 높은 상태로 유지될 수 있다. 이때, 제1 냉각수-공기 열교환기(162)는 이슬점 온도만 도달하면 충분하기 때문에 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 냉각에 필요한 냉각수(W)의 유량이 상대적으로 적게 사용되고, 반면에 배터리 팩(140)은 높은 온도로 웜업된 상태이기 때문에 배터리 팩(140)의 냉각에 필요한 유량이 상대적으로 많이 사용된다. 그런데, 배터리 팩(140)에서 배출되는 냉각수(W)의 유량이 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 배출되는 냉각수(W)의 유량보다 많으며, 배터리 팩(140)에서 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 유동되는 냉각수(W)는 냉각수 히터(133)를 통과하는 과정에서 냉각수 히터(133)에 의해 적정 온도로 가열될 수 있다.
참고로, 배터리 팩(140)의 웜업 여부에 따른 냉각수(W)의 온도 변화를 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배터리 팩(140)의 온도 상태에 따라 제3 냉각수 유로(233)에 설치된 제2 냉각수 펌프(131b)의 출력이 변화될 수 있다. 이때, 제3 냉각수 유로(233)에 설치된 제2 냉각수 펌프(131b) 및 제5 냉각수 유로(235)에 설치된 제4 냉각수 펌프(131d)에 대한 펌프의 출력비에 따라 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)로 유동되는 냉각수(W)의 유량비가 조절될 수 있다. 그런데, 배터리 웜업 후 제습 모드에서는, 배터리 팩(140)이 웜업된 이후에 최적 온도의 유지를 목적으로 냉각시키기 위해서 제2 냉각수 펌프(131b)의 출력을 상승시킬 수 있고, 이에 따라 증가된 냉각수(W)의 유량으로 인해 배터리 팩(140)을 지나는 냉각수(W)가 더 많이 흡열하여 배터리 팩(140)의 냉각을 가속시킬 수 있다.
그런 상태에서, 제1 냉각수-공기 열교환기(162)는 주변 환경 온도와 실내온도, 공조장치에 공기를 유입시키는 송풍기(blower)의 출력 등에 따라 변화되는 이슬점 이하의 온도로 유지하기 위해서 제5 냉각수 유로(235)에 설치된 제4 냉각수 펌프(131d)의 펌프 출력을 조절할 수 있다. 상기와 같이 제2 냉각수 펌프(131b)와 제4 냉각수 펌프(131d)에 의해 조절된 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)의 냉각수 유량은 냉각수 제어밸브(132)에 의해 병합되어 제1 냉각수 유로(231)를 통해 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 제공될 수 있다. 이때, 제1 냉각수 유로(231)에서 병합된 냉각수(W)의 온도는 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 흐르는 냉각수(W)의 유량과 온도에 의해 설정될 수 있다.
따라서, 배터리 팩(140)의 웜업 전에는 제2 냉각수 펌프(131b)의 작동을 중단시키거나 적은 출력으로 작동함으로써 배터리 팩(140)의 온도 상승을 유발할 수 있고, 배터리 팩(140)의 웜업 후에는 제2 냉각수 펌프(131b)의 출력을 증가시킴으로써 배터리 팩(140)의 온도 상승을 방지할 수 있다. 일반적으로, 배터리 팩(140)의 웜업 전에는, 제1 냉각수-공기 열교환기(162)를 지나는 냉각수(W)의 유량과 온도가 높기 때문에 제1 냉각수 유로(231)에서 병합된 냉각수(W)의 온도는 제5 냉각수 유로(235)의 냉각수(W)에 의해 크게 영향을 받는다. 그리고, 배터리 팩(140)의 웜업 후에는, 배터리 팩(140)을 지나는 냉각수(W)의 유량과 온도가 높기 때문에 제1 냉각수 유로(231)에서 병합된 냉각수(W)의 온도는 제3 냉각수 유로(233)의 냉각수에 의해 크게 영향을 받는다.
도 13은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제3 온도관리모드의 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드를 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드는, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 전장부품 모듈(150)에 제공한 후 라지에이터(170)를 통해 냉각시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제9,10 냉각수 포트(9, 10)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제9 냉각수 포트(9)로 전달받아서 제5 냉각수 유로(235)에 유동시키고, 제6,10 냉각수 포트(6, 10)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시키며, 제13,14 냉각수 포트(13, 14)를 개방하여 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제13 냉각수 포트(13)로 전달받아서 제7 냉각수 유로(237)에 유동시킨 후 제14 냉각수 포트(14)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 따라 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)에서 중온으로 가열된 냉각수(W) 및 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중저온으로 가열된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)에서 제1 냉각수 유로(231)를 따라 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 폐열을 회수할 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제2 냉각수 유로(232)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 전장부품 모듈(150)에서 중온으로 냉각된 냉각수(W)를 제4 냉각수 유로(234)에서 제7 냉각수 유로(237)를 따라 라지에이터(170)에 전달하여 냉각수를 저온으로 냉각시킨 후 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(114b)에 제공할 수 있다.
한편, 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드는 배터리 팩(140)의 웜업에 따른 잔열을 이용하면서 실내 공기를 냉각하고 배터리 팩(140)을 냉각하는 모드이다. 배터리 쿨링 냉방 모드에서는, 저온의 냉각수가 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)를 냉각시킬 수 있고, 전장부품 모듈(150)은 라지에이터(170)를 이용하여 냉각시킬 수 있다.
다만, 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드에서도, 배터리 웜업 후 제습 모드와 같이 배터리 팩(140)이 웜업된 이후이기 때문에 배터리 팩(140)의 온도가 일정 수준 높은 상태로 유지될 수 있다. 또한, 배터리 팩(140)에서 배출되는 냉각수(W)의 유량이 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 배출되는 냉각수(W)의 유량보다 많으므로, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 유동되는 냉각수(W)의 온도가 배터리 팩(140)에서 배출되는 냉각수(W)의 온도 영향에 따라 중온으로 변경될 수 있다. 그런데, 배터리 팩(140)에서 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 유동되는 냉각수(W)는 냉각수 히터(133)를 통과하는 과정에서 냉각수 히터(133)에 의해 적정 온도로 가열될 수 있다.
도 14는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제3 온도관리모드의 전장부품 웜업 냉방 모드를 나타낸 도면이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 전장부품 웜업 냉방 모드는, 전장부품 모듈(150)의 빠른 웜업이 필요한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킬 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동시키며, 제9,10 냉각수 포트(9, 10)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제9 냉각수 포트(9)로 전달받아서 제5 냉각수 유로(235)에 유동시키고, 제6,10 냉각수 포트(6, 10)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시킨 후 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)를 따라 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제2 냉각수 유로(232)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 제공하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킨 후 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 전달할 수 있다.
한편, 전장부품 웜업 모드는, 전장부품 모듈(150)을 최적의 설정 온도로 빠르게 웜업시키는 모드이다. 전장부품 웜업 모드에서는, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수가 전장부품 모듈(150)을 직접적으로 빠르게 가열할 수 있다. 그런데, 배터리 팩(140)에서 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 유동되는 냉각수(W)는 냉각수 히터(133)를 통과하는 과정에서 냉각수 히터(133)에 의해 적정 온도로 가열될 수 있다.
도 15 내지 도 17를 참조하면, 제4 온도관리모드는 충전 냉각 모드, 배터리 웜업 전 제습 모드 및 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드를 포함할 수 있다.
도 15는 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제4 온도관리모드의 충전 냉각 모드를 나타낸 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 충전 냉각 모드는, 탑승자의 부재시 배터리 팩(140)이 고전력 충전 중인 환경 조건에서 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 전장부품 모듈(150)을 가열한 후 라지에이터(170)에서 냉각수(W)의 온도를 더 낮출 수 있다.
여기서, 냉각수 제어밸브(132)는, 제1,2 냉각수 포트(1, 2)를 개방하여 제1 냉각수 유로(231)에 냉각수(W)를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트(5, 6)를 개방하여 제2 냉각수 포트(2)에 유입되는 냉각수(W)를 제5 냉각수 포트(5)로 전달받아서 제3 냉각수 유로(233)에 유동킨 후 제6 냉각수 포트(6)에 유입되는 냉각수(W)를 제1 냉각수 포트(1)로 전달한다.
또한, 냉각수 제어밸브(132)는, 제3,4 냉각수 포트(3, 4)를 개방하여 제2 냉각수 유로(232)에 냉각수(W)를 유동시키고, 제7,8 냉각수 포트(7, 8)를 개방하여 제4 냉각수 포트(4)에 유입되는 냉각수(W)를 제7 냉각수 포트(7)로 전달받아서 제4 냉각수 유로(234)에 유동시키며, 제13,14 냉각수 포트(13, 14)를 개방하여 제8 냉각수 포트(8)에 유입되는 냉각수(W)를 제13 냉각수 포트(13)로 전달받아서 제7 냉각수 유로(237)에 유동시킨 후 제14 냉각수 포트(14)에 유입되는 냉각수(W)를 제3 냉각수 포트(3)로 전달한다.
그 결과로, 냉각수 제어밸브(132)는 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수(W)를 제1 냉각수 유로(231)에서 제3 냉각수 유로(233)를 따라 배터리 팩(140)에 전달하여 배터리 팩(140)의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 제2 냉각수 유로(232)에서 제4 냉각수 유로(234)를 따라 전장부품 모듈(150)에 전달하여 전장부품 모듈(150)의 온도를 상승시킨 후 전장부품 모듈(150)에서 중온으로 냉각된 냉각수(W)를 제4 냉각수 유로(234)에서 제7 냉각수 유로(237)를 따라 라지에이터(170)에 전달할 수 있다. 또한, 냉각수 제어밸브(132)는 라지에이터(170)에서 저온으로 열교환된 냉각수(W)를 제7 냉각수 유로(237)에서 제2 냉각수 유로(232)를 따라 제2 냉매-냉각수 열교환기(114b)에 제공할 수 있다.
한편, 충전 냉각 모드는, 배터리 팩(140)의 고전력 충전을 수행할 때 탑승자 부재시 공조장치의 작동을 중단시킨 상태로 배터리 팩(140)의 고전력 충전을 안정적으로 수행하는 모드이다. 충전 냉각 모드에서는, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에서 저온으로 냉각된 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)만을 냉각할 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에서 고온으로 가열된 냉각수(W)를 이용하여 전장부품 모듈(150)을 가열시킨 후 라지에이터(170)에서 더 냉각시킬 수 있다.
도 16은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제4 온도관리모드의 배터리 웜업 전 제습 모드를 나타낸 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 배터리 웜업 전 제습 모드는, 전기차의 실내 공기에 대한 제습이 필요한 환경 조건에서 수행하되, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)에 의해 냉각된 저온의 냉각수(W)를 이용하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 온도를 하강시킬 수 있고, 제2 냉매-냉각수 열교환기(124)에 의해 가열된 고온의 냉각수(W)를 이용하여 제2 냉각수-공기 열교환기(164)의 온도를 상승시킨 후 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에 포집된 습기를 제거할 수 있다. 다만, 배터리 웜업 전 제습 모드에서는 도 12에 도시된 배터리 웜업 후 제습 모드와 다르게 배터리 팩(140)이 웜업되기 이전이기 때문에 배터리 팩(140)의 온도가 더 낮은 상태로 유지되고 있다.
상기와 같은 배터리 웜업 전 제습 모드에서는, 냉각수 제어밸브(132)가 도 12에 도시된 배터리 웜업 후 제습 모드와 동일 유사하게 작동하기 때문에 냉각수 순환유로(230)에서 냉각수(W)의 유동 패턴도 도 12에 도시된 배터리 웜업 후 제습 모드와 동일 유사한 모습으로 나타낸다. 이하에서는 배터리 웜업 전 제습 모드가 도 12에 도시된 배터리 웜업 후 제습 모드와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 배터리 웜업 전 제습 모드에서는, 배터리 팩(140)의 온도가 낮기 때문에 배터리 팩(140)에서 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달되는 냉각수(W)의 온도가 중저온 상태이다. 즉, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중저온으로 가열된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)에서 제1 냉각수 유로(231)를 따라 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 폐열을 회수할 수 있다. 다만, 도 12에 도시된 배터리 웜업 후 제습 모드와 다르게, 배터리 팩(140)의 온도가 낮은 상태이므로 폐열의 회수량은 상대적으로 적을 수밖에 없다.
한편, 배터리 웜업 전 제습 모드는 배터리 팩(140)과 실내 공기의 냉방이 필요한 환경 조건에서 배터리 팩(140)의 잔열을 이용하면서 제습용으로 사용하는 모드이지만, 도 12에 도시된 배터리 웜업 후 제습 모드와 다르게 제2 냉각수 펌프(131b)의 작동이 중단되거나 작은 출력으로 작동되므로 배터리 팩(140)에 제공되는 냉각수(W)의 유량이 매우 적을 수 있다. 그에 따라, 배터리 웜업 전 제습 모드에서는, 배터리 팩(140)의 냉각에 사용되는 냉각수(W)의 유량이 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 냉각에 사용되는 냉각수(W)의 유량보다 적으므로, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달되는 냉각수(W)의 온도는 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 배출되는 냉각수(W)의 온도에 따라 중저온으로 유지될 수 있다.
도 17은 도 1에 도시된 온도 관리 시스템(100)의 제4 온도관리모드의 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드를 나타낸 도면이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드는, 도 13에 도시된 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드와 동일 유사하게 작동하기 때문에 냉각수 순환유로(230)에서 냉각수(W)의 유동 패턴도 도 13에 도시된 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드와 동일 유사한 모습으로 나타낸다. 이하에서는 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드가 도 13에 도시된 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드에서는, 배터리 팩(140)의 온도가 낮기 때문에 배터리 팩(140)에서 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달되는 냉각수(W)의 온도가 중저온 상태이다. 즉, 냉각수 제어밸브(132)는 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 중저온으로 가열된 냉각수(W)를 제3 냉각수 유로(233)와 제5 냉각수 유로(235)에서 제1 냉각수 유로(231)를 따라 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달하여 배터리 팩(140)과 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 폐열을 일부 회수할 수 있다. 다만, 도 13에 도시된 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드와 다르게, 배터리 팩(140)의 온도가 낮은 상태이므로 폐열의 회수량은 상대적으로 적을 수밖에 없다.
한편, 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드는 배터리 팩(140)의 웜업에 따른 잔열을 이용하면서 실내 공기를 냉각하고 배터리 팩(140)을 냉각하는 모드이지만, 도 13에 도시된 배터리 웜업 후 배터리 쿨링 냉방 모드와 다르게 제2 냉각수 펌프(131b)의 작동이 중단되거나 작은 출력으로 작동되므로 배터리 팩(140)에 제공되는 냉각수의 유량이 매우 적을 수 있다. 그에 따라, 배터리 웜업 전 배터리 쿨링 냉방 모드에서는, 배터리 팩(140)의 냉각에 사용되는 냉각수(W)의 유량이 제1 냉각수-공기 열교환기(162)의 냉각에 사용되는 냉각수(W)의 유량보다 적으므로, 제1 냉매-냉각수 열교환기(122)로 전달되는 냉각수(W)의 온도는 제1 냉각수-공기 열교환기(162)에서 배출되는 냉각수(W)의 온도에 따라 중저온으로 유지될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본문에 포함되어 있음.

Claims (28)

  1. 냉매의 발열과 응축열에 따른 열의 방출 및 흡수가 이루어지는 히트 펌프부;
    상기 히트 펌프부의 냉매에 의해 냉각 또는 가열되도록 상기 히트 펌프부에 일측부가 열전달 가능하게 연결된 냉매-냉각수 열교환부; 및
    상기 냉매-냉각수 열교환부의 타측부에 열전달 가능하게 연결되고, 상기 냉매-냉각수 열교환부에 의해 냉각 또는 가열된 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모들 중 적어도 하나의 온도를 조절하는 온도 관리부;
    를 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트 펌프부는,
    상기 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에 의해 압축된 상기 냉매를 팽창시키는 팽창밸브;
    상기 팽창밸브와 상기 압축기 사이에 배치되고, 상기 팽창밸브와 상기 압축기 사이에서 유동되는 상기 냉매의 유동 방향을 선택적으로 전환시키는 냉매 전환밸브; 및
    상기 압축기, 상기 냉매 전환밸브, 상기 팽창밸브 및 상기 냉매-냉각수 열교환기를 따라 상기 냉매를 순환 유동시키도록 마련된 냉매 순환유로;
    를 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉매 순환유로는, 상기 압축기의 출구부와 상기 냉매 전환밸브의 제1 냉매 포트를 연결하는 제1 냉매 유로; 상기 냉매 전환밸브의 제2 냉매 포트와 상기 팽창밸브의 제1 출입구를 연결하는 제2 냉매 유로; 상기 팽창밸브의 제2 출입구와 상기 냉매 전환밸브의 제3 냉매 포트를 연결하는 제3 냉매 유로; 및 상기 냉매 전환밸브의 제4 냉매 포트와 상기 압축기의 입구부를 연결하는 제4 냉매 유로;를 포함하며,
    상기 냉매-냉각수 열교환부는, 상기 제2 냉매 유로에 일측부가 연결되는 제1 냉매-냉각수 열교환기; 및 상기 제3 냉매 유로에 일측부가 연결되는 제2 냉매-냉각수 열교환기;를 포함하고,
    상기 제1 냉매-냉각수 열교환기와 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기 중 어느 하나는 상기 냉매에 의해 가열되고, 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기와 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기 중 다른 하나는 상기 냉매에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉매 전환밸브는 상기 제1 냉매 포트, 상기 제2 냉매 포트, 상기 제3 냉매 포트 및 상기 제4 냉매 포트를 갖는 4방향 스위치 밸브로 제공되고,
    상기 히트 펌프부는, 상기 냉매 전환밸브의 작동 패턴에 따라 제1 냉매유동모드 또는 제2 냉매유동모드 중 어느 하나의 모드로 작동되며,
    상기 제1 냉매유동모드에서는, 상기 제1 냉매-냉각수 열교화기에 상기 압축기에서 압축된 냉매를 전달하고, 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 전달하며,
    상기 제2 냉매유동모드에서는, 상기 제1 냉매-냉각수 열교화기에 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 전달하고, 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 상기 압축기에서 압축된 냉매를 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉매 전환밸브는, 상기 제1 냉매 포트를 상기 제2 냉매 포트나 상기 제3 냉매 포트에 선택적으로 연결하는 제1 내부유로; 및 상기 제4 냉매 포트를 상기 제2 냉매 포트나 제3 냉매 포트에 선택적으로 연결하는 제2 내부유로;를 더 포함하며,
    상기 제1 냉매유동모드에서는 상기 제1 내부유로가 상기 제1 냉매 포트와 상기 제2 냉매 포트를 연결함과 아울러 상기 제2 내부유로가 상기 제4 냉매 포트와 상기 제3 냉매 포트를 연결하고,
    상기 제2 냉매유동모드에서는 상기 제1 내부유로가 상기 제1 냉매 포트와 상기 제3 냉매 포트를 연결함과 아울러 상기 제2 내부유로가 상기 제4 냉매 포트와 상기 제2 냉매 포트를 연결하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 팽창밸브는, 상기 제2 냉매 유로와 연결되는 제1 출입구, 상기 제3 냉매 유로와 연결되는 제2 출입구, 및 상기 제4 냉매 유로와 연결되는 제3 출입구를 포함하며,
    상기 제1 출입구와 상기 제2 출입구는 상시 개방되고, 상기 제3 출입구는 상기 팽창밸브로 유입된 냉매의 일부를 상기 제4 냉매 유로에 선택적으로 바이패스시키도록 선택적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 히트 펌프부는,
    상기 압축기의 입구부로 유입되는 상기 냉매의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 제4 냉매 유로 상에 배치되는 어큐뮬레이터;
    상기 압축기의 출구부에서 배출되는 상기 냉매의 압력을 측정하도록 상기 제1 냉각유로 상에 배치되는 제1 압력측정기; 및
    상기 압축기의 입구부에 유입되는 상기 냉매의 압력을 측정하도록 상기 제4 냉각유로 상에 배치되는 제2 압력측정기;
    를 더 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 냉각수를 외부 공기와 열교환시키는 라지에이터; 및
    상기 냉각수를 전기차의 실내 공기와 열교환시키는 냉각수-공기 열교환부;를 더 포함하며,
    상기 냉각수-공기 열교환부는, 상기 실내 공기를 독립적으로 조절하기 위한 제1 냉각수-공기 열교환기 및 제2 냉각수-공기 열교환기로 제공되는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 관리부는,
    상기 냉각수를 펌핑하는 냉각수 펌프;
    상기 냉각수를 선택적으로 가열하는 냉각수 히터;
    상기 냉각수를 상기 냉각수 펌프, 상기 냉각수 히터, 상기 냉매-냉각수 열교환부, 상기 배터리 팩, 상기 전장부품 모듈, 상기 라지에이터 및 상기 냉각수-공기 열교환기를 따라 순환 유동시키도록 마련된 냉각수 순환유로; 및
    상기 냉각수 순환유로를 따라 유동되는 상기 냉각수의 유동 패턴을 변경하도록 상기 냉각수 순환유로 상에 배치되고, 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈 및 상기 냉각수-공기 열교환기의 온도를 조절하기 위한 복수개의 작동 패턴으로 작동되는 냉각수 제어밸브;
    를 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각수 순환유로는,
    상기 냉각수 제어밸브의 제1 냉각수 포트와 제2 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고, 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기의 타측부에 연결되는 제1 냉각수 유로;
    상기 냉각수 제어밸브의 제3 냉각수 포트와 제4 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고, 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기의 타측부에 연결되는 제2 냉각수 유로;
    상기 냉각수 제어밸브의 제5 냉각수 포트와 제6 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고, 상기 배터리 팩과 상기 냉각수 히터에 연결되는 제3 냉각수 유로;
    상기 냉각수 제어밸브의 제7 냉각수 포트와 제8 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고, 상기 전장부품 모듈에 연결되는 제4 냉각수 유로;
    상기 냉각수 제어밸브의 제9 냉각수 포트와 제10 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고, 상기 제1 냉각수-공기 열교환기에 연결되는 제5 냉각수 유로;
    상기 냉각수 제어밸브의 제11 냉각수 포트와 제12 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고, 상기 제2 냉각수-공기 열교환기에 연결되는 제6 냉각수 유로; 및
    상기 냉각수 제어밸브의 제13 냉각수 포트와 제14 냉각수 포트를 연결하도록 형성되고, 상기 라지에이터에 연결되는 제7 냉각수 유로;
    를 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 온도 관리부는,
    상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 상기 제2 냉각수 포트로 유동되는 상기 냉각수의 온도를 측정하도록 상기 제1 냉각수 유로에 배치되는 제1 온도측정기; 및
    상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에서 상기 제4 냉각수 포트로 유동되는 상기 냉각수의 온도를 측정하도록 상기 제2 냉각수 유로에 배치되는 제2 온도측정기;
    를 더 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 냉각수 펌프는,
    상기 제2 냉매-냉각수 열교환기와 상기 제4 냉각수 포트 사이에 위치하도록 상기 제2 냉각수 유로에 배치되고, 상기 냉각수를 상기 제4 냉각수 포트로 펌핑하는 제1 냉각수 펌프;
    상기 제5 냉각수 포트와 상기 배터리 팩 사이에 위치하도록 상기 제3 냉각수 유로에 배치되고, 상기 냉각수를 상기 배터리 팩으로 펌핑하는 제2 냉각수 펌프;
    상기 제7 냉각수 포트와 상기 전장부품 모듈 사이에 위치하도록 상기 제4 냉각수 유로에 배치되고, 상기 냉각수를 상기 전장부품 모듈로 펌핑하는 제3 냉각수 펌프; 및
    상기 제9 냉각수 포트와 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 사이에 위치하도록 상기 제5 냉각수 유로에 배치되고, 상기 냉각수를 상기 제1 냉각수-공기 열교환기로 펌핑하는 제4 냉각수 펌프;
    를 포함하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1~14 냉각수 포트를 갖는 14방향 제어 밸브로 제공되며,
    상기 온도 관리부는 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈 및 상기 냉각수-공기 열교환부의 온도를 조절하도록 상기 냉매 전환 밸브와 상기 냉각수 제어밸브의 작동 패턴에 따라 복수개의 온도관리모드로 작동되고,
    상기 온도관리모드들은 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 이루어지는 상기 냉매와 상기 냉각수의 열교환 패턴에 따라 제1 온도관리모드, 제2 온도관리모드, 제3 온도관리모드 및 제4 온도관리모드로 분류되는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제1 냉매유동모드로 작동되고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 저온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열한 후 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈에 전달하도록 작동되며,
    상기 제2 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제1 냉매유동모드로 작동되고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 중온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열한 후 상기 배터리 팩에 전달하도록 작동되며,
    상기 제3 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제2 냉매유동모드로 작동되고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 중온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각한 후 상기 배터리 팩에 전달함과 아울러 상기 전장부품 모듈 또는 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 중 적어도 하나에 전달하도록 작동되며,
    상기 제4 온도관리모드에서는, 상기 히트 펌프부가 상기 제2 냉매유동모드로 작동되고, 상기 냉각수 제어밸브는 상기 제1 냉각수 유로를 따라 중저온의 상기 냉각수를 유동시켜 상기 냉각수를 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각한 후 상기 배터리 팩에 전달하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 온도관리모드는, 상기 냉매의 증발 온도보다 외기 온도가 높은 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 및 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 외기 흡열 난방 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 온도관리모드는, 외기 흡열이 불가능한 혹한의 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에서 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 및 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키고 해당 냉각수를 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각시키는 비효율 난방 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제2 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 팽창밸브는, 상기 제2 냉매 유로와 연결되는 제1 출입구, 상기 제3 냉매 유로와 연결되는 제2 출입구, 및 상기 제4 냉매 유로와 연결되는 제3 출입구를 포함하며,
    상기 제1 온도관리모드는, 상기 비효율 난방 모드에서 상기 팽창밸브의 상기 제3 출입구를 추가로 개방시켜 상기 팽창밸브에 유입된 냉매 중 일부를 상기 제4 냉매 유로로 바이패스시키는 비효율 난방 건조 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 온도관리모드는, 상기 공조장치의 작동이 불필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 외기 흡열 배터리 웜업 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제1 온도관리모드는, 상기 공조장치의 작동이 불필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키고 해당 냉각수를 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에서 냉각시키는 비효율 배터리 웜업 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제2 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 팽창밸브는, 상기 제2 냉매 유로와 연결되는 제1 출입구, 상기 제3 냉매 유로와 연결되는 제2 출입구, 및 상기 제4 냉매 유로와 연결되는 제3 출입구를 포함하며,
    상기 제1 온도관리모드는, 상기 비효율 배터리 웜업 모드에서 상기 팽창밸브의 상기 제3 출입구를 추가로 개방시켜 상기 팽창밸브에 유입된 냉매 중 일부를 상기 제4 냉매 유로로 바이패스시키는 비효율 배터리 웜업 건조 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 제2 온도관리모드는, 겨울철의 운전자 부재시 상기 전기차의 실내 난방 열원이 존재하는 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩의 온도를 상승시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키는 배터리 열 저장 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 제3 온도관리모드는, 혹한 환경에서 상기 전기차의 실내 난방 성능을 높이기 위한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 폐열 회수 난방 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 제3 온도관리모드는, 김서림의 제거가 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기 및 상기 전장부품 모듈의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 디포깅 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 제3 온도관리모드는, 상기 냉각수-공기 열교환기의 제상이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 전장부품 모듈의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 제상 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 제3 온도관리모드는, 상기 전기차의 실내 공기에 대한 제습이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 제2 냉각수-공기 열교환기의 온도를 상승시키는 제습 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제11,12 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제11 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제6 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제12 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 제3 온도관리모드는, 상기 배터리 팩과 실내의 냉방이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 배터리 쿨링 냉방 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  27. 제14항에 있어서,
    상기 제3 온도관리모드는, 상기 전장부품 모듈의 빠른 웜업이 필요한 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩과 상기 제1 냉각수-공기 열교환기의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 전장부품 웜업 냉방 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제9,10 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제9 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제5 냉각수 유로에 유동시키고, 상기 제6,10 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
  28. 제14항에 있어서,
    상기 제4 온도관리모드는, 탑승자의 부재시 상기 배터리 팩이 고전력 충전 중인 환경 조건에서 상기 제1 냉매-냉각수 열교환기에 의해 냉각된 상기 냉각수를 이용하여 상기 배터리 팩의 온도를 하강시키고 상기 제2 냉매-냉각수 열교환기에 의해 가열된 상기 냉각수를 이용하여 상기 전장부품 모듈의 온도를 상승시키는 충전 냉각 모드를 포함하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제1,2 냉각수 포트를 개방하여 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제5,6 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제5 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제3 냉각수 유로에 유동킨 후 상기 제6 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제1 냉각수 포트로 전달하며,
    상기 냉각수 제어밸브는, 상기 제3,4 냉각수 포트를 개방하여 상기 제2 냉각수 유로에 상기 냉각수를 유동시키고, 상기 제7,8 냉각수 포트를 개방하여 상기 제4 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제7 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제4 냉각수 유로에 유동시키며, 상기 제13,14 냉각수 포트를 개방하여 상기 제8 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제13 냉각수 포트로 전달받아서 상기 제7 냉각수 유로에 유동시킨 후 상기 제14 냉각수 포트에 유입되는 냉각수를 상기 제3 냉각수 포트로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 온도 관리 시스템.
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