KR101422034B1 - 전기자동차용 공기조화장치 - Google Patents

전기자동차용 공기조화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101422034B1
KR101422034B1 KR1020110056426A KR20110056426A KR101422034B1 KR 101422034 B1 KR101422034 B1 KR 101422034B1 KR 1020110056426 A KR1020110056426 A KR 1020110056426A KR 20110056426 A KR20110056426 A KR 20110056426A KR 101422034 B1 KR101422034 B1 KR 101422034B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
air conditioning
conditioning unit
heating
air
Prior art date
Application number
KR1020110056426A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120137100A (ko
Inventor
최인호
박근서
김경환
Original Assignee
엘지전자 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
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020110056426A priority Critical patent/KR101422034B1/ko
Publication of KR20120137100A publication Critical patent/KR20120137100A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101422034B1 publication Critical patent/KR101422034B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00492—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00764—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being a vehicle driving condition, e.g. speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있고, 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.

Description

전기자동차용 공기조화장치{Air conditioner for electric vehicle}
본 발명은 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있고, 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.
최근 세계적인 환경규제 강화 및 에너지 비용 절감 추세에 따라 환경 친화적인 전기자동차(EV: Electric Vehicle)에 대한 요구가 증가 되고 있다. 미국과 유럽의 경우 대기보존법 제정에 의하여 전기자동차의 보급이 의무화되고 있는 상황이며, 국내에서도 저탄소 녹색성장의 일환으로 그린카(Green car, 친환경 자동차)에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다.
전기 자동차에는 자동차의 구동을 위한 모터 및 각종 전장 장치를 작동시키기 위하여 배터리가 장착되며, 여름철 냉방 또는 겨울철 난방을 위한 공기조화장치가 장착된다.
공기조화기는 내부를 순환하는 냉매가 압축, 응축, 팽창 및 증발의 순으로 순환하여 열을 전달하는 싸이클을 가진다. 이러한 싸이클에 의해 공기조화기는 하절기에는 실내의 열을 외부로 배출하는 냉방 싸이클로 동작하고, 동절기에는 냉방 싸이클과 반대로 순환하여 실내로 열을 공급하는 히트 펌프(Heat Pump)의 난방 싸이클로 동작하게 된다.
한편, 공기조화장치의 작동시 전기자동차의 효율이 크게 떨어지는 문제가 있으므로, 모터 및 배터리 등의 배열을 공조시 활용할 수 있는 구조가 요구된다.
본 발명은 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 전기자동차의 구동부의 변동에 관계없이 안정적으로 배열을 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 실외열교환기와 실내열교환기 및 압축기를 포함하는 공조 유니트;와 상기 실내열교환기가 내부에 배치되고, 실내 공기의 유입 및 토출을 위한 유입구와 토출구를 갖는 덕트;와 모터를 포함하는 발열원으로부터 배열을 회수하기 위한 작동 유체가 순환되는 열회수 유니트;와 상기 열회수 유니트로부터 회수된 배열을 축적하기 위한 축열 장치;와 상기 덕트 내부에 배치되며, 상기 축열 장치로부터 회수된 열을 통해 실내 공기를 가열시키기 위한 히트 코어; 및 상기 덕트 내부에 배치된 히터를 포함하는 공기조화장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 공기조화장치는 배터리를 구동원으로 운전되는 전기자동차용 공기조화장치에 있어서, 냉매를 압축하기 위한 압축기와 실내공기와 열교환을 위한 실내열교환기 및 실외공기와 열교환을 위한 실외열교환기를 포함하는 공조 유니트;와 모터 및 배터리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 발열원으로부터 배열을 회수하기 위하여 작동유체가 순환되는 열회수유니트;와 상기 열회수유니트를 순환하는 작동유체로부터 일정 량의 열을 저장하기 위한 축열장치;와 상기 축열장치에 저장된 열을 통해 실내공기를 가열하도록 연결된 히트코어; 및 실외온도 및 난방부하에 기초하여 상기 공조유니트 및 히트코어 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전시키기 위한 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치에 열을 저장시키고, 감속구간에서 저장된 열을 히트코어로 전달시킬 수 있다.
또한, 상기 전기자동차용 공기조화장치는 실내유입공기를 가열하는 히터를 추가로 구비하고, 상기 제어부는 상기 공조유니트의 실내열교환기와 히트코어와 히터를 단독 또는 연동 운전할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 실외온도가 소정온도보다 낮은 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 상기 히트코어와 상기 히터를 통해 난방이 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 실외온도가 소정온도 이상인 경우, 공조 유니트와 히터 또는 공조 유니트와 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 실외온도가 0℃이상인 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치로 열을 저장시키고, 감속구간에서 히트코어로 열을 전달시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 전기자동차가 정차하거나 저속 운전시 공조 유니트를 통해 난방을 수행하도록 제어할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 실내 난방부하가 작을 경우 작동 유체로부터 열을 축적한 후 필요시 이를 실내 공간의 난방을 위한 열원으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 열회수 유니트(20)를 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 축열장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 전기자동차의 구동부의 변동에 따른 난방 운전 제어를 설명하기 위한 그래프.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 공기조화장치(이하, 공기조화장치)를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 열회수 유니트(20)를 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 축열장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 전기자동차의 구동부의 변동에 따른 난방 운전 제어를 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 전기 자동차(C)의 실내 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 공조 유니트(10)와 모터(21) 및 배터리(26) 중 적어도 하나 이상으로부터 배열을 회수하기 위한 열회수 유니트(20)를 포함한다.
구체적으로, 상기 공기조화장치는 실외열교환기(11)와 실내열교환기(12) 및 압축기(13)를 포함하는 공조유니트(10) 및 발열원(S)(예를 들어, 모터 21)의 냉각을 위한 작동 유체가 흐르는 배관의 적어도 일부 영역이 실내 공기와 열교환될 수 있도록 배치되는 열회수 유니트(20)를 포함한다.
이하, 공조 유니트(10) 및 열회수 유니트(20)를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 공조 유니트(10)는 실외열교환기(11)와 압축기(13) 및 실내 열교환기(12)를 포함한다. 또한, 상기 공조 유니트(10)는 냉방 사이클 및 히트 펌프로 작동하기 위하여 냉매의 유로를 전환시키는 사방밸브(15)를 포함할 수 있다.
상기 공조 유니트(10)는 냉매를 압축시키기 위한 압축기(13)와 실외 열교환기(11)와 실내 열교환기(12) 및 팽창밸브(16)를 포함한다.
여기서, 전기 자동차의 내부에 배치되는 공조 유니트(10)는 외부 공기와 열교환을 위한 실외 열교환기(11)가 차량 앞부분에 배치되고, 실내 공기와 열교환을 위한 실내 열교환기(12)는 실내 측에 배치된다.
일 실시예로, 상기 전기 자동차(C)에는 실내 공간과 연통되는 유입구(2) 및 하나 이상의 토출구(3, 4)를 갖는 덕트(1)가 마련되며, 상기 실내 열교환기(12)와 실내 공기를 순환시키기 위한 송풍팬(5)은 상기 덕트(1) 내부에 배치될 수 있다.
따라서, 실내 공기는 유입구(2)를 통해 상기 덕트(1)의 내부로 유입된 후, 덕트(1) 내부로 유입된 공기는 상기 실내 열교환기(12)를 통과하는 과정에서 냉매와 열교환이 이루어지고, 열교환된 공기는 토출구(3, 4)를 통해 실내 공간으로 공급된다.
또한, 상기 토출구(3, 4)는 제 1토출구(3)와 제 2토출구(4)로 구분될 수 있으며, 덕트(1) 내부에서 열교환된 공기는 제 1토출구(3)를 통해 전기자동차(C)의 윈도우 측으로 토출되거나, 제 2토출구(4)를 통하여 사용자 측으로 토출될 수 있다. 상기 덕트(1) 내부에는 제 1토출구(3) 및 제2토출구(4)를 각각 선택적으로 개폐시키기 위한 제 1댐퍼(6)와 제 2댐퍼(7)가 마련될 수 있다.
또한, 상기 공조 유니트(10)는 냉방 또는 난방 전환 시 냉매의 유로를 전환시키기 위한 사방밸브(15)와 압축기(13)로 유입되는 냉매를 분리 및 저장시키기 위한 어큐뮬레이터(14)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 공조 유니트(10)가 냉방 싸이클로 동작하는 경우에, 상기 압축기(13)에서 압축된 기체 냉매는 실외 열교환기(11)로 유입되어 액체 냉매로 상변화를 하게 된다. 상기 실외 열교환기(11)에서 냉매가 상변화를 하면서 외부로 열을 방출하게 된다.
이후에 실외 열교환기(11)에서 토출되는 냉매는 팽창밸브(16)를 거치면서 팽창되고 실내 열교환기(12)로 유입된다. 실내 열교환기(12)로 유입된 액체 냉매는 기체 냉매로 상변화를 하게 된다. 마찬가지로, 상기 냉매는 실내 열교환기(12)에서 상변화를 하면서 실내 공간의 열을 흡수하게 된다.
이와는 다르게, 상기 공조 유니트(10)가 실내 공간을 난방시키는 히트 펌프로 동작하는 경우에, 상기 실외열교환기(11)에서는 차가운 외부 공기와 냉매의 열교환이 이루어짐에 따라 상기 냉매의 증발이 일어나고, 상기 실내 열교환기(12)에서는 실내 공기와 냉매의 열교환이 이루어짐에 따라 상기 냉매의 응축이 일어난다.
즉, 냉매는 실외열교환기(11)를 통과하는 과정에서 외부 공기로부터 열을 전달받고, 실내열교환기(12)를 통과하는 과정에서 실내 공기로 열을 전달한다. 또한, 상기 공조 유니트(10)는 팽창밸브(16)와 사방밸브(15)의 유로를 전환시키기 위한 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
이하, 상기 공조 유니트(10)가 겨울철 등 실외 온도가 낮은 환경에서 난방 운전을 수행하는 경우로 한정하여 설명한다.
상기 열회수 유니트(20)는 작동 유체를 순환시킴으로써 모터(21) 및 배터리(26)와 같은 발열원(S)을 냉각시킴으로써 전기자동차(C)의 효율을 높이는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 열회수 유니트(20)는 상기 발열원(S)을 냉각시키기 위한 열교환기(27, 22)가 실외열교환기(11) 주변에 배치됨으로써 난방 과정에서 실외열교환기(11)를 통과하는 냉매의 증발 온도를 높이는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 열회수 유니트(20)는 모터(21) 및 배터리(26)와 같은 발열원(S)으로부터 회수한 배열을 활용하여 실내 공간을 난방시킴으로써 공기조화장치의 효율을 높이는 기능을 수행할 수 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 상기 공기조화장치는 상기 열회수 유니트(20)를 순환하는 작동 유체로부터 일정 량의 열을 축적하기 위한 축열장치(40)를 포함한다.
상기 축열장치(40)는 내부에 상변환물질(PCM)이 구비될 수 있으며, 상기 상변환물질은 발열원(S)을 냉각시키는 과정에서 열을 회수한 작동 유체와 열교환을 통하여 일정량의 열을 저장할 수 있다. 또한, 발열원(S)과 축열장치(40)를 연결하는 배관에는 작동 유체의 순환을 위한 제 1펌프(42)가 마련될 수 있다.
또한, 상기 공기조화장치는 상기 축열장치(40)에 축적된 열을 통해 덕트(1) 내부의 실내 공기를 가열시키기 위한 히트 코어(50)를 포함한다. 상기 히트 코어(50)는 작동 유체가 순환하는 튜브와 상기 튜브에 마련되는 방열핀을 포함할 수 있으며, 상기 덕트(1) 내부에 배치될 수 있다. 상기 히트 코어(50) 내부를 순환하는 작동 유체는 상변환물질과의 열교환을 통해 가열되며, 상기 히트 코어(50)를 통과하는 과정에서 실내 공기를 가열시킨다.
또한, 상기 공기조화장치는 덕트(1) 내부에 배치되는 히터(30)를 포함한다. 상기 히터(30)는 덕트(1) 내부를 순환하는 실내 공기를 가열시키는 기능을 수행한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 공기조화장치는 실내 공기를 가열시킬 수 있는 열원으로 공조 유니트(10)의 실내 열교환기(12)와 축열 장치(40)로부터 열을 공급받는 히트 코어(50)와 히터(30)를 포함하며, 실내 열교환기(12)와 히트 코어(50)와 히터(30)는 덕트(1) 내부에 각각 배치된다.
여기서, 상기 제어부는 실외 온도 및 난방 부하를 감지하여 실내 공간을 난방시키는 열원을 선택할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 공조 유니트(10)의 실내 열교환기(12)와 히트 코어(50)와 히터(30)를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방시킬 수 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 상기 제어부는 상기 축열장치(40)의 축열 운전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기자동차의 가속 시 구동부(모터, 인버터, 컨버터)의 발열량이 높아지게 되므로, 평소보다 많은 양의 배열이 회수될 수 있다. 이와는 가르게, 전기자동차의 감속 시 구동부의 발열량이 낮아지게 되므로, 평소보다 적은 양의 배열이 회수될 수 있다.
상기 제어부는 이와 같은 가속 구간에서 구동부의 배열을 축적시키고, 감속 구간에서 축적된 배열을 히트 코어(50)로 전달할 수 있으며, 따라서 상기 공기조화장치는 전기자동차의 구동부의 변동에 관계없이 안정적으로 배열을 활용하여 실내 공간을 난방시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부는 실내 난방을 위하여 실외 온도 및 난방 부하에 따라 전술한 열원들을 단독 또는 연동 운전시킬 수 있으며, 예를 들어, 실외온도가 영하 15℃보다 작은 경우에 공조 유니트(10)를 순환하는 냉매의 특성상 열교환 효율이 떨어지게 되므로 상기 제어부는 축열 장치(40)를 통하여 가열시킨 작동 유체로 히트 코어(50)와 히터(30)를 작동시킬 수 있다.
또한, 실외온도가 영하 15℃ 내지 0℃의 범위인 경우 상기 제어부는 공조 유니트(10)와 히터를 함께 작동시킬 수 있다.
또한, 실외온도가 0℃인 경우에 상기 제어부는 전기 자동차가 고속 운전시 축열 장치(40)를 구동하여 구동부로부터 회수된 열을 통해 히트 코어(50)를 순환하는 작동 유체를 가열시키고, 전기 자동차의 정차시 또는 저속 운전시 공조 유니트(10)를 작동시킬 수 있다.
지금까지는 구동부 및 배터리로부터 배열을 회수하여 실내 공간의 난방에 활용하는 구조를 설명하였으며, 이하 열회수 유니트(20)를 통해 구동부 및 배터리를 냉각시키는 구조를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 상기 열회수 유니트(20)는 모터(21)를 포함하는 구동부와 배터리(26)과 실외열교환기(11)의 전방에 배치되는 제 1열교환기(27)와 실외열교환기(11)의 후방에 배치되는 제 2열교환기(22)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열회수 유니트(20)는 구동부(21, 24, 25)와 배터리(26)로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체(예를 들어, 냉각수)를 선택적으로 상기 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 유입시키기 위한 유로전환밸브(도시되지 않음) 및 상기 작동 유체를 순환시키기 위한 펌프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터(21)와 인버터(24) 및 컨버터(25)는 작동 유체의 순환 방향을 따라 직렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 열회수 유니트(20)는 상기 모터(21) 내부의 오일을 냉각시키기 위한 오일 냉각기(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 오일 냉각기는 제 2열교환기(22)의 후방에 배치될 수 있다.
여기서, 구동부는 배터리(26)보다 더 큰 회수열을 갖는다.
구체적으로, 구동부로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체는 유로전환밸브에 의하여 선택적으로 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 순환될 수 있고, 배터리(26)로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체는 유로전환밸브에 의하여 선택적으로 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 순환될 수 있으며, 상기 유로전환밸브는 사방밸브일 수 있다.
즉, 구동부로부터 열을 회수하는 작동 유체가 제 1열교환기(27)로 순환되는 경우에는 배터리(26)로부터 열을 회수하는 작동 유체가 제 2열교환기(22)로 순환된다.
한편, 제 1열교환기(27)는 실외열교환기(11)의 전방에 배치된 상태되고, 제 2열교환기(22)는 실외열교환기(11)의 후방에 배치된다. 여기서, 모터(21) 및 배터리(26) 등을 냉각시키기 위한 제 1 또는 제 2 열교환기(27, 22)는 실외 열교환기(11) 전방 및 후방에 각각 배치되며, 실외열교환기(11)와 접촉되는 실외 공기의 온도에 영향을 미친다.
여기서, 상기 공조 유니트(10)의 난방 운전시, 유로전환밸브에 의하여 상기 구동부를 순환하는 작동유체는 제 1열교환기(27)로 유입되고, 상기 배터리(26)를 순환하는 작동유체는 제 2열교환기(22)로 유입될 수 있다.
전술한 바와 같이, 공조 유니트(10)가 난방 운전을 수행할 경우, 상기 실내열교환기(12)는 응축기로 작동되고, 실외 열교환기(11)는 증발기로 작동된다.
이처럼 실외 열교환기(11)가 증발기로 작동되는 경우 상기 제 1열교환기(27)로는 구동부를 순환하는 작동 유체가 유입될 수 있고, 상기 제 2열교환기(22)로는 배터리(26)를 순환하는 작동 유체가 유입될 수 있다.
실외 공기는 제 1열교환기(27)를 통과하는 과정에서 온도가 상승하게 되며, 실외열교환기(11)를 기준으로 살펴보면 실외열교환기(11)에서는 제 1열교환기(27)에 의해서 예열된 공기와 냉매의 열교환이 이루어지게 되고, 그 결과 제 1열교환기(27)가 없는 경우보다 냉매의 증발온도가 높아지게 되며, 공조 유니트(10)의 효율이 높아지게 된다.
즉, 겨울철과 같이 실외 공기의 온도가 낮은 상태에서 냉매가 흡열을 해야 하는 증발 과정의 불리함을 극복하기 위하여 실외열교환기(11)의 전방에 배치된 제 1열교환기(27)로 발열량이 큰 구동부를 순환하는 작동 유체를 유입시킴에 따라 실외 열교환기(11)를 통과하는 냉매의 증발 온도를 높일 수 있다.
따라서, 히트 펌프로 동작하는 공조 유니트(10)의 운전 영역을 확대시킬 수 있고, 효율을 높일 수 있다.
한편, 실외열교환기(11)는 냉매가 외부 공기의 열을 흡입하는 과정에서 표면온도가 현저히 낮아지며, 낮아진 표면온도에 의해 실외열교환기(11)의 표면에 성에가 발생하여 실외열교환기(11)의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시에와 관련된 공기조화장치는 전술한 바와 같이 공조 유니트(10)의 난방 운전시 제 1열교환기(21)를 통과하는 과정에서 실외 공기가 예열된 후, 실외열교환기(11)로 유동되므로 실외열교환기(11)의 착상이 지연되는 효과를 갖는다.
또한, 성에를 제거하기 위하여 상기 제어부는 사방밸브(15)를 통해 냉매의 유로를 변경시킴으로써 실외열교환기(11)를 응축기로 동작시키고, 실내열교환기(12)를 동작시킬 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 실내 난방부하가 작을 경우 작동 유체로부터 열을 축적한 후 필요시 이를 실내 공간의 난방을 위한 열원으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 덕트 5: 송풍팬
10: 공조 유니트 11: 실외열교환기
12: 실내열교환기 13: 압축기
14: 어큐물레이터 15: 사방밸브
16: 팽창밸브 20: 열회수 유니트
21: 모터 22: 제 2열교환기
24: 인버터 25: 컨버터
26: 배터리 27: 제 1열교환기
30: 히터 40: 축열장치
50: 히트코어

Claims (8)

  1. 배터리를 구동원으로 운전되는 전기자동차용 공기조화장치에 있어서,
    냉매를 압축하기 위한 압축기와 실내공기와 열교환을 위한 실내열교환기 및 실외공기와 열교환을 위한 실외열교환기를 포함하는 공조 유니트;
    모터 및 배터리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 발열원으로부터 배열을 회수하기 위하여 작동유체가 순환되는 열회수유니트;
    상기 열회수유니트를 순환하는 작동유체로부터 일정 량의 열을 저장하기 위한 축열장치;
    상기 축열장치에 저장된 열을 통해 실내공기를 가열하도록 연결된 히트코어; 및
    실외온도 및 난방부하에 기초하여 상기 공조유니트 및 히트코어 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전시키기 위한 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치에 열을 저장시키고, 감속구간에서 저장된 열을 히트코어로 전달시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    실내유입공기를 가열하는 히터를 추가로 구비하고,
    상기 제어부는 상기 공조유니트의 실내열교환기와 히트코어와 히터를 단독 또는 연동 운전하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 실외온도가 소정온도보다 낮은 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 상기 히트코어와 상기 히터를 통해 난방이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 실외온도가 소정온도 이상인 경우, 공조 유니트와 히터 또는 공조 유니트와 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 실외온도가 0℃이상인 경우, 공조 유니트를 작동시키지 않고 히트코어를 통해 난방이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 전기자동차의 가속구간에서 상기 축열장치로 열을 저장시키고, 감속구간에서 히트코어로 열을 전달시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 전기자동차가 정차하거나 저속 운전시 공조 유니트를 통해 난방을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
KR1020110056426A 2011-06-10 2011-06-10 전기자동차용 공기조화장치 KR101422034B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110056426A KR101422034B1 (ko) 2011-06-10 2011-06-10 전기자동차용 공기조화장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110056426A KR101422034B1 (ko) 2011-06-10 2011-06-10 전기자동차용 공기조화장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120137100A KR20120137100A (ko) 2012-12-20
KR101422034B1 true KR101422034B1 (ko) 2014-07-23

Family

ID=47904349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110056426A KR101422034B1 (ko) 2011-06-10 2011-06-10 전기자동차용 공기조화장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101422034B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104121723B (zh) * 2013-04-25 2016-12-07 苏州昆拓热控***股份有限公司 电动汽车热回收热泵***
KR102097783B1 (ko) * 2018-03-05 2020-04-06 한국기계연구원 흡착식 차량용 공조장치
KR102575995B1 (ko) * 2018-10-04 2023-09-08 한온시스템 주식회사 열관리 시스템
KR102598398B1 (ko) 2018-10-19 2023-11-07 한온시스템 주식회사 열관리 시스템
CN113237249B (zh) * 2021-06-02 2022-11-15 浙江吉利控股集团有限公司 一种热泵***、热泵***的节能控制方法及车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960009633Y1 (ko) * 1994-06-07 1996-10-25 대우기전공업 주식회사 전기자동차 공조장치용 축열장치
KR200153175Y1 (ko) 1997-06-30 1999-08-02 박상록 전기자동차의 냉난방장치
KR20080045377A (ko) * 2006-11-20 2008-05-23 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 공기조화장치
KR101144050B1 (ko) 2009-12-03 2012-06-01 현대자동차주식회사 전기자동차의 공기조화장치와 그 제어방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960009633Y1 (ko) * 1994-06-07 1996-10-25 대우기전공업 주식회사 전기자동차 공조장치용 축열장치
KR200153175Y1 (ko) 1997-06-30 1999-08-02 박상록 전기자동차의 냉난방장치
KR20080045377A (ko) * 2006-11-20 2008-05-23 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 공기조화장치
KR101144050B1 (ko) 2009-12-03 2012-06-01 현대자동차주식회사 전기자동차의 공기조화장치와 그 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120137100A (ko) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101448656B1 (ko) 전기자동차용 공기조화장치
KR101456007B1 (ko) 전기자동차용 공기조화장치
JP6838527B2 (ja) 車両用空調装置
JP6781744B2 (ja) 熱管理システム
KR101342385B1 (ko) 전기자동차용 공기조화장치
KR101443645B1 (ko) 전기자동차용 공기조화장치
KR101241222B1 (ko) 차량용 히트펌프 시스템 제어방법
KR101283592B1 (ko) 차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법
JP5619986B2 (ja) 車両用熱システム
JP5005122B2 (ja) 車両用空調装置
EP3772424B1 (en) Heat pump system for vehicle
CN106457971B (zh) 车用空调装置
JP6150113B2 (ja) 車両熱管理システム
JP2014051269A (ja) 車両用ヒートポンプシステムおよびその制御方法
KR102091809B1 (ko) 자동차용 히트펌프
JP2013217631A (ja) 冷凍サイクル装置
CN106608157B (zh) 一种空调***和空调控制方法
KR101422034B1 (ko) 전기자동차용 공기조화장치
JP2013184592A (ja) 車両空調用、及び、自動車構成部品温度調整用冷凍サイクル装置
CN110588281A (zh) 一种电动汽车热泵空调***和电动汽车
KR101172542B1 (ko) 차량 공조장치용 에어사이클
CN211106836U (zh) 一种电动汽车空调***
JP5925048B2 (ja) 車両用空調装置及び車両
KR101498088B1 (ko) 전기자동차용 공기조화장치
KR101443643B1 (ko) 전기자동차용 공기조화장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170614

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180614

Year of fee payment: 5