KR20230075230A - 차량용 공조시스템의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 차량용 공조시스템의 제어방법은, 압축기가 작동할 때, 압축기의 출구에서 배출되는 냉매의 압력 및 온도에 기초하여 냉매의 타겟 서브쿨온도를 결정하고, 결정된 타겟 서브쿨온도에 기초하여 냉매의 응축 및 서브쿨 과정에서의 냉매의 엔탈피 변화량을 계산하며, 계산된 냉매의 엔탈피 변화량에 기초하여 응축기의 외부표면을 통과하는 공기의 엔탈피 변화량을 계산하고, 계산된 공기의 엔탈피 변화량에 기초하여 냉각팬의 필요 팬듀티를 계산할 수 있다. 상기 냉각팬은 상기 응축기를 향해 공기를 송풍하도록 구성될 수 있다.

Description

차량용 공조시스템의 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING VEHICLE HVAC SYSTEM}
본 발명은 차량용 공조시스템의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소비전력을 최소화함과 동시에 냉매의 서브쿨(subcooling)을 충분히 확보할 수 있는 차량용 공조시스템의 제어방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 차량용 공조시스템(automotive HVAC(heating ventilation, and air conditioning) system)은 탑승객의 쾌적함을 위하여 승객실 내의 공기를 가열하고 냉각하도록 구성된다. 또한, 일부의 공조시스템은 공기공급원을 선택적으로 변화시키도록 구성된다. 그리고, 다른의 공조시스템은 승객실의 외부로부터 신선한 공기를 흡입하고, 에어를 컨디셔닝한 후에 승객실 내로 컨디셔닝된 에어를 순환시키도록 구성된다. 또 다른 공조시스템은 외기 및 내기로 이루어진 혼합공기를 흡입하고, 그 혼합공기를 컨디셔닝한 후에 승객실 내로 컨디셔닝된 혼합공기를 펌핑하도록 구성된다.
차량용 공조시스템은 공조케이싱 내에 배치된 증발기, 히터코어(또는 실내측 응축기), 에어믹싱도어(air mixing door)를 포함한다. 케이싱은 공기가 유입되는 인렛과, 승객실로 공기를 배출하는 복수의 아웃렛을 가진다. 응축기는 차량의 프론트컴파트먼트에서 그릴과 인접하고, 응축기의 내부통로를 통과하는 냉매는 그릴을 통해 흘러들어오는 공기에 의해 냉각 및 응축된다. 냉각팬이 응축기의 뒤쪽에 배치되고, 응축기는 냉각팬에 의해 강제로 송풍되는 공기와 열교환함으로써 응축기의 내부통로를 통과하는 냉매는 응축 및 서브쿨된다. 히터코어(또는 실내측 응축기)는 승객실로 유입되는 공기를 가열하도록 구성되며, 에어믹싱도어는 증발기 및 히터코어 사이에 배치된다. 증발기는 에어믹싱도어의 상류에 배치되고, 히터코어(또는 실내측 응축기)는 에어믹싱도어의 하류에 배치된다. 에어믹싱도어는 히터코어(또는 실내측 응축기)를 통과하는 공기의 유량을 조절함으로써 승객실로 유입되는 공기의 온도를 조절하도록 구성된다.
공조시스템은 기상의 냉매가 팽창밸브로 흘러들어감을 방지하도록 냉매의 서브쿨(subcooling)이 필수적으로 요구된다. 기존의 공조시스템은 기본적으로 냉매의 서브쿨이 충분히 확보되도록 설계되어 있으므로 서브쿨의 확보를 위한 별도의 제어기술을 적용하지 않는다. 한편, 냉각팬의 팬듀티(FAN DUTY)는 실제 냉매의 서브쿨에 요구되는 필요 팬듀티(required fan duty) 보다 상대적으로 높아질 수 있고, 이로 인해 공조시스템의 작동 시에 소비전력이 과도하게 낭비될 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 냉매의 서브쿨(subcooling)에 부합하는 냉각팬의 필요 팬듀티를 정확하게 계산함으로써 공조시스템의 작동 시에, 소비전력을 최소화함과 동시에 냉매의 서브쿨을 충분히 확보할 수 있는 차량용 공조시스템의 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 제어방법은, 압축기가 작동할 때, 제어기에 의해 압축기의 출구에서 배출되는 냉매의 압력 및 온도에 기초하여 냉매의 타겟 서브쿨온도를 결정하고, 상기 제어기에 의해 결정된 타겟 서브쿨온도에 기초하여 냉매의 응축 및 서브쿨 과정에서의 냉매의 엔탈피 변화량을 계산하며, 상기 제어기에 의해 계산된 냉매의 엔탈피 변화량에 기초하여 응축기의 외부표면을 통과하는 공기의 엔탈피 변화량을 계산하고, 상기 제어기에 의해 계산된 공기의 엔탈피 변화량에 기초하여 냉각팬의 필요 팬듀티를 계산할 수 있다. 상기 냉각팬은 상기 응축기를 향해 공기를 송풍하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 냉매의 서브쿨에 부합하도록 냉매의 엔탈피 변화량, 공기의 엔탈피 변화량 등을 이용하여 냉각팬의 필요 팬듀티를 정확하게 계산함으로써 공조시스템의 작동 시에, 소비전력을 최소화함과 동시에 냉매의 서브쿨을 충분히 확보할 수 있다.
상기 공기의 엔탈피 변화량은 냉매 공기의 온도차이, 공기 비열, 냉매의 유량에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 제어방법은, 차속 및 그릴의 개도를 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각팬의 필요 팬듀티는, 모니터링된 차속 및 그릴의 개도, 계산된 공기의 엔탈피 변화량에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템은 상기 응축기의 상류에 배치된 열교환기를 통해 열적으로 연결된 하나 이상의 냉각시스템을 더 포함할 수 있고, 상기 냉매는 상기 냉각시스템을 순환하는 냉각수에 의해 냉매를 예비적으로 냉각 및 응축되도록 구성되며, 상기 냉각시스템의 펌프의 RPM에 기초하여 냉각수의 엔탈피 변화량을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 냉각팬의 필요 팬듀티는 상기 계산된 냉각수의 엔탈피 변화량, 상기 계산된 공기의 엔탈피 변화량에 기초하여 계산될 수 있다.
상기 냉각수의 엔탈피 변화량은, 외부제어기에 의해 결정된 제1RPM 및 상기 제어기에 의해 결정된 제2RPM 중에서 상대적으로 큰 RPM에 기초하여 계산될 수 있다. 이와 같이, 냉각수의 엔탈피 변화량이 외부제어기에 의해 결정된 제1RPM 및 상기 제어기에 의해 결정된 제2RPM 중에서 상대적으로 큰 RPM에 기초하여 계산될 수 있으므로, 열교환기를 통과하는 냉각수의 유량이 증가하므로 열교환기에 의한 냉매의 응축량이 응축기에 의한 냉매의 응축량 보다 상대적으로 커질 수 있고, 이를 통해 냉매의 서브쿨 확보를 위한 냉각팬의 필요 팬듀티가 상대적으로 감소할 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉매의 서브쿨에 부합하도록 냉매의 엔탈피 변화량, 공기의 엔탈피 변화량 등을 이용하여 냉각팬의 필요 팬듀티를 정확하게 계산함으로써 공조시스템의 작동 시에, 소비전력을 최소화함과 동시에 냉매의 서브쿨을 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 내연기관 차량에 적용되는 차량용 공조시스템을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 전기자동차에 적용되는 차량용 공조시스템을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 차량용 공조시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 도 2에 도시된 차량용 공조시스템에서 수냉식 열교환기가 생략된 조건에서 차량용 공조시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 도 2에 도시된 차량용 공조시스템의 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 도 2에 도시된 차량용 공조시스템의 다른 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 내연기관 차량에 적용되는 차량용 공조시스템을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공조시스템은 HVAC 케이싱(1)을 포함할 수 있다. HVAC 케이싱(1)은 차량의 대쉬패널에 장착될 수 있고, 대쉬패널은 차량의 프론트컴파트먼트 및 승객실을 구획하도록 구성될 수 있다.
HVAC 케이싱(1)은 증발기(2), 히터코어(3), 에어믹싱도어(4)를 수용한다. 증발기(2), 에어믹싱도어(4), 히터코어(3)는 HVAC 케이싱(1) 내에서 공기흐름방향을 따라 상류에서 하류를 향해 순차적으로 배열될 수 있다.
HVAC 케이싱(1)은 공기가 유입되는 인렛 및 승객실로 공기를 토출하는 복수의 아웃렛을 포함할 수 있다.
증발기(2)는 HVAC 케이싱(1) 내에서 상류 측에 위치할 수 있고, 증발기(2)는 공기를 냉각하도록 구성된다. 팽창밸브(7)가 증발기(2)의 입구에 연결되고, 압축기(5)가 증발기(2)의 출구에 연결되며, 응축기(6)가 압축기(5)의 출구에 연결된다. 냉매루프가 압축기(5), 응축기(6), 팽창밸브(7), 증발기(2)를 연결할 수 있고, 냉매는 냉매루프를 통해 순환할 수 있다.
응축기(6)는 차량의 그릴(8)에 인접하게 배치되고, 냉각팬(9)이 응축기(6)의 뒤쪽에 위치할 수 있다. 응축기(6)의 내부통로를 통과하는 냉매는 냉각팬(9)에 의해 강제로 송풍되는 공기에 의해 냉각될 수 있고, 이에 냉매가 응축기(6)의 내부통로를 통과할 때 응축 및 서브쿨될 수 있다.
일 예에 따르면, 액티브 에어플랩(8a)이 그릴(8)의 개도를 조절하도록 구성될 수 있고, 액티브 에어플랩(8a)은 그릴(8) 및 응축기(6) 사이에 배치될 수 있다. 액티브 에어플랩(8a)의 각 플랩은 회전가능하게 장착됨으로써 그에 상응한 그릴(8)의 통공에 대한 개도를 조절할 수 있다.
히터코어(3)는 증발기(2)의 하류측에 배치될 수 있고, 히터코어(3)는 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 히터코어(3)는 엔진에 의해 가열된 엔진냉각수를 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 모터, 전력변환장치(인버터, 커버터 등), OBC(On Board Charger, 충전기), 자율주행 제어기 등과 같은 전장부품이 작동할 때 발생된 폐열이 냉각수를 가열하도록 구성되고, 히터코어(3)는 폐열에 의해 가열된 냉각수를 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 냉동사이클의 난방작동(히트펌프 기능)에 의해 압축된 냉매를 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. PTC히터(3a, Positive Temperature Coefficient heater)가 히터코어(3)의 하류 측에 배치될 수 있다.
제어기(100)는 압축기(5), 냉각팬(9) 등을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 2는 전기자동차에 적용되는 차량용 공조시스템을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공조시스템(11)은 냉매루프(21)를 포함할 수 있고, 냉매가 냉매루프(21)를 순환할 수 있다.
배터리냉각시스템(12)이 배터리칠러(37) 및 수냉식 열교환기(70)를 통해 공조시스템(11)에 열적으로 연결될 수 있고, 파워트레인냉각시스템(13)이 수냉식 열교환기(70)를 통해 공조시스템(11)에 열적으로 연결될 수 있다.
공조시스템(11)은 냉매루프(21)를 순환하는 냉매에 의해 차량의 승객실의 공기를 가열 내지 냉각하도록 구성될 수 있다. 냉매루프(21)는 증발기(31), 압축기(32), 내측 응축기(33, interior condenser), 난방측 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70), 외측 열교환기(35), 및 냉방측 팽창밸브()에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 냉매는 냉매루프(21)를 통해 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방측 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70), 외측 열교환기(35), 냉방측 팽창밸브(), 증발기(31) 순으로 통과할 수 있다.
증발기(31)는 냉방측 팽창밸브()로부터 공급받은 냉매를 증발시키도록 구성될 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브()에 의해 팽창된 냉매는 증발기(31)에서 공기로부터 열을 흡수하고 증발할 수 있다. 이에, 공조시스템(11)의 냉방작동 시에, 증발기(31)는 외측 열교환기(35)에 의해 냉각되고 냉방측 팽창밸브()에 의해 팽창된 냉매를 이용하여 공기를 냉각할 수 있고, 증발기(31)에 의해 냉각된 공기가 승객실로 흘러들어갈 수 있다.
압축기(32)는 증발기(31) 및/또는 배터리칠러(37)로부터 공급받은 냉매(refrigerant received from)를 압축하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 압축기(32)는 전기에너지에 의해 구동하는 전동식 압축기일 수 있다.
내측 응축기(33)는 압축기(32)로부터 공급받은 냉매를 응축하도록 구성될 수 있다. 즉, 압축기(32)에 의해 압축된 냉매는 내측 응축기(33)에서 공기로 열을 전달하고 응축될 수 있다. 이에, 내측 응축기(33)는 압축기(32)에 의해 압축된 냉매를 이용하여 공기를 가열할 수 있고, 내측 응축기(33)에 의해 가열된 공기가 승객실로 흘러갈 수 있다.
외측 열교환기(35)는 차량의 그릴(14)에 근접하게 배치될 수 있고, 외측 열교환기(35)는 외부에 노출되어 있으므로 외측 열교환기(35) 및 외기 사이에서 열이 전달될 수 있다.
일 예에 따르면, 냉각팬(75)이 외측 열교환기(35)의 뒤쪽에 위치할 수 있고, 외측 열교환기(35)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기와 열교환함으로써 외측 열교환기(35) 및 외기 사이의 열전달율이 더 높아질 수 있다.
일 예에 따르면, 액티브 에어플랩(14a)이 그릴(14)의 개도를 조절하도록 구성될 수 있고, 액티브 에어플랩(14a)은 그릴(14) 및 외측 열교환기(35) 사이에 배치될 수 있다. 액티브 에어플랩(14a)의 각 플랩은 회전가능하게 장착됨으로써 그에 상응한 그릴(14)의 통공에 대한 개도를 조절할 수 있다.
공조시스템(11)의 냉방작동 시에 외측 열교환기(35)는 내측 응축기(33)로부터 공급받은 냉매를 응축하도록 구성될 수 있다. 즉, 외측 열교환기(35)는 공조시스템(11)의 냉방작동 시에 열을 외기로 전달함으로써 냉매를 응축하는 외측 응축기의 기능을 할 수 있다. 특히, 외측 열교환기(35)는 공조시스템(11)의 냉방작동 시에 냉매를 과냉각(subcool)하는 서브쿨 응축기의 기능을 할 수 있다.
공조시스템(11)의 난방작동 시에 외측 열교환기(35)는 수냉식 열교환기(70)로부터 공급받은 냉매를 증발하도록 구성될 수 있다. 즉, 외측 열교환기(35)는 공조시스템(11)의 난방작동 시에 열을 외기로부터 흡열함으로써 냉매를 증발하는 외측 증발기의 기능을 할 수 있다. 특히, 외측 열교환기(35)는 공조시스템(11)의 냉방작동 시에 냉매를 과열(superheat)하는 과열증발기의 기능을 할 수 있다.
공조시스템(11)의 냉방작동 시에 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과하는 냉매는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 공기에 의해 냉각될 수 있고, 이에 냉매는 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과할 때 응축 및 서브쿨될 수 있다.
수냉식 열교환기(70)는 공조시스템(11)의 냉매루프(21), 배터리냉각시스템(12)의 배터리 냉각수루프(22), 및 파워트레인냉각시스템(13)의 파워트레인 냉각수루프(23) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 수냉식 열교환기(70)는 냉매루프(21) 상에서 실내측 응축기(33) 및 실외측 열교환기(35) 사이에 배치될 수 있다. 수냉식 열교환기(70)는 파워트레인 냉각수루프(23)와 유체적으로 연결된 제1통로(71)와, 배터리 냉각수루프(22)와 유체적으로 연결된 제2통로(72)와, 냉매루프(21)와 유체적으로 연결된 제3통로(73)를 포함할 수 있다.
수냉식 열교환기(70)는 공조시스템(11)의 난방작동 시에, 파워트레인냉각시스템(13)으로부터 전달받은 열에 의해 실내측 응축기(33)로부터 공급받은 냉매를 증발시키도록 구성될 수 있다. 즉, 공조시스템(11)의 난방 작동 시에, 수냉식 열교환기(70)는 파워트레인냉각시스템(13)의 전기모터(51a, 51b)들 및 전장부품(52a, 52b, )들으로부터 발생된 폐열을 회수함으로써 냉매를 증발시키는 증발기의 역할을 할 수 있다.
수냉식 열교환기(70)는 공조시스템(11)의 냉방작동 시에, 내측 응축기(24)로부터 수용된 냉매를 응축하도록 구성될 수 있다. 수냉식 열교환기(70)는 배터리냉각시스템(12)의 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 배터리 냉각수 및 파워트레인냉각시스템(13)의 파워트레인 냉각수루프(23)를 순환하는 파워트레인 냉각수에 의해 냉매를 냉각하고 응축함으로써 냉매를 응축시키는 응축기의 역할을 할 수 있다. 공조시스템(11)의 냉방작동 시에, 외측 열교환기(35) 및 수냉식 열교환기(70)는 응축기로서 기능할 수 있고, 수냉식 열교환기(70)는 외측 열교환기(35)의 상류측에 위치함에 따라, 냉매는 수냉식 열교환기(70)에 의해 예비적으로 냉각 및 응축될 수 있고, 외측 열교환기(35)에 의해 응축 및 서브쿨될 수 있다.
다른 실시예에 따른 공조시스템(11)에서 수냉식 열교환기(70)가 생략될 수 있다.
난방측 팽창밸브(16)는 냉매루프(21) 상에서 수냉식 열교환기(70)의 상류 측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 난방측 팽창밸브(16)는 내측 응축기(33) 및 수냉식 열교환기(70) 사이에 배치될 수 있다. 난방측 팽창밸브(16)는 공조시스템(11)의 난방 작동 시에, 수냉식 열교환기(70)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 난방측 팽창밸브(16)는 공조시스템(11)의 난방 작동 시에 내측 응축기(33)로부터 공급받은 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.
일 예에 따르면, 난방측 팽창밸브(16)는 구동모터(16a)를 가진 전자팽창밸브(EXV, electronic expansion valve)일 수 있다. 구동모터(16a)는 난방측 팽창밸브(16)의 밸브바디에서 한정된 오리피스를 개폐하도록 이동하는 샤프트를 가질 수 있고, 샤프트의 위치는 구동모터(16a)의 회전방향 및 회전정도 등에 따라 가변될 수 있으며, 이에 의해 난방측 팽창밸브(16)의 오리피스에 대한 개도가 가변될 수 있다. 제어기(1000)는 구동모터(16a)의 작동을 제어할 수 있다. 그리고, 난방측 팽창밸브(16)는 완전 개방형 전자팽창밸브(full open type EXV)일 수 있다. 이에 공조시스템(11)이 난방모드로 작동하지 않을 때, 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방됨으로써 냉매는 냉매의 압력 변화없이 난방측 팽창밸브(16)를 통과할 수 있다. 공조시스템(11)이 냉방모드로 작동할 때 난방측 팽창밸브(16)의 개도가 100%이므로 냉매는 냉매의 팽창없이(냉매의 압력변화 없이) 난방측 팽창밸브(16)를 통과할 수 있다.
난방측 팽창밸브(16)는 제어기(1000)에 의해 그 개도가 가변되도록 구성될 수 있고, 난방측 팽창밸브(16)의 개도가 가변됨에 따라 제3통로(73)로 유입되는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 난방측 팽창밸브(16)는 공조시스템(11)의 난방작동 시에 제어기(1000)에 의해 제어될 수 있다. 냉방측 팽창밸브(15)는 냉매루프(21) 상에서 외측 열교환기(35) 및 증발기(31) 사이에 배치될 수 있다. 냉방측 팽창밸브(15)가 증발기(31)의 상류측에 배치됨으로써 증발기(31)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 냉방측 팽창밸브(15)는 공조시스템(11)의 냉방 작동 시에 외측 열교환기(35)로부터 공급받은 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 냉방측 팽창밸브(15)는 냉매의 온도 및/또는 압력을 센싱하여 냉방측 팽창밸브(15)의 개도를 조절하는 감온팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)일 수 있다. 구체적으로 실시예에 따르면, 냉방측 팽창밸브(15)는 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)의 내부유로 흘러들어감을 선택적으로 차단할 수 있는 개폐밸브(15a)를 가진 감온팽창밸브일 수 있고, 개폐밸브(15a)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 개폐밸브(15a)는 제어기(1000)에 의해 개폐될 수 있고, 이에 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)로 유입됨을 차단(block) 내지 해제(unblock)할 수 있다. 개폐밸브(15a)가 개방될 때 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)로 흘러들어감이 허용될 수 있고, 개폐밸브(15a)가 폐쇄될 때 냉매가 냉방측 팽창밸브(15)로 흘러들어감이 차단될 수 있다. 일 예에 따르면, 개폐밸브(15a)는 냉방측 팽창밸브(15)의 밸브바디의 내부에 일체로 장착됨으로써 냉방측 팽창밸브(15)의 내부유로를 개폐하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 개폐밸브(15a)는 냉방측 팽창밸브(15)의 상류측에 배치됨으로써 냉방측 팽창밸브(15)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.
개폐밸브(15a)가 폐쇄될 경우 냉방측 팽창밸브(15)가 차단될 수 있고, 이에 냉매는 냉방측 팽창밸브(15) 및 증발기(31) 측으로 유입되지 않고 배터리칠러(37) 측으로만 유입될 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 폐쇄될 경우에는 공조시스템(11)의 냉방작동이 실행되지 않고, 배터리칠러(37)만이 냉각되거나 공조시스템(11)의 난방작동이 실행될 수 있다. 개폐밸브(15a)가 개방될 경우 냉매는 냉방측 팽창밸브(15) 및 증발기(31) 측으로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 개방될 경우에는 공조시스템(11)의 냉방이 실행될 수 있다.
공조시스템(11)은 인렛 및 아웃렛을 가진 공조케이스(30)를 포함할 수 있고, 공조케이스(30)는 차량의 대쉬패널에 장착됨으로써 차량의 전석을 향해 배치될 수 있다. 공조케이스(30)는 차량의 승객실을 향해 공기를 흘러감을 허용하도록 구성될 수 있다. 증발기(31) 및 내측 응축기(33)는 공조케이스(30) 내에 위치할 수 있다. 에어믹싱도어(34a)가 증발기(31) 및 내측 응축기(33) 사이에 배치될 수 있고, PTC히터(34b, Positive Temperature Coefficient heater)가 내측 응축기(33)의 하류 측에 배치될 수 있다.
공조시스템(11)은 냉매루프(21) 상에서 증발기(31) 및 압축기(32) 사이에 배치된 어큐뮬레이터(38)를 더 포함할 수 있고, 어큐뮬레이터(38)는 증발기(31)의 하류 측에 위치할 수 있다. 어큐뮬레이터(38)는 증발기(31)로부터 공급받은 냉매에서 액상의 냉매를 분리함으로써 압축기(32) 내로 액상의 냉매가 유입됨을 방지하도록 구성될 수 있다.
공조시스템(11)은 냉매루프(21)로부터 분기된 분기도관(36)을 더 포함할 수 있다. 분기도관(36)은 냉매루프(21) 상에서 냉방측 팽창밸브(15)의 상류지점으로부터 분기되고 압축기(32)에 연결될 수 있다. 배터리칠러(37)가 분기도관(36)에 유체적으로 연결될 수 있으며, 배터리칠러(37)는 분기도관(36) 및 후술하는 배터리 냉각수루프(22) 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리칠러(37)는 공조시스템(11)의 냉매루프(21) 상에서 순환하는 냉매와 배터리냉각시스템(12)의 배터리 냉각수루프(22) 상에서 순환하는 배터리 냉각수의 사이에서 열을 전달하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 배터리칠러(37)는 분기도관(36)에 유체적으로 연결된 제1통로(37a) 및 배터리 냉각수루프(22)에 유체적으로 연결된 제2통로(37b)를 포함할 수 있고, 제1통로(37a) 및 제2통로(37b)는 배터리칠러(37) 내에서 서로 근접하거나 접촉하도록 배치될 수 있으며, 제1통로(37a)는 제2통로(37b)에 대해 유체적으로 분리될 수 있다. 이에, 배터리칠러(37)는 제2통로(37b)를 통과하는 배터리 냉각수 및 제1통로(37a)를 통과하는 냉매 사이에서 열을 전달할 수 있다. 분기도관(36)은 어큐뮬레이터(38)에 유체적으로 연결될 수 있고, 분기도관(36)을 통과하는 냉매가 어큐뮬레이터(38)에 수용될 수 있다.
칠러측 팽창밸브(17)가 분기도관(36) 상에서 배터리칠러(37)의 상류 측에 배치될 수 있다. 칠러측 팽창밸브(17)는 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 흐름 내지 유량 등을 조절할 수 있고, 칠러측 팽창밸브(17)는 외측 열교환기(35)로부터 공급받은 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.
일 예에 따르면, 칠러측 팽창밸브(17)는 구동모터(17a)를 가진 전자팽창밸브(EXV, electronic expansion valve)일 수 있다. 구동모터(17a)는 칠러측 팽창밸브(17)의 밸브바디에서 한정된 오리피스를 개폐하도록 이동하는 샤프트를 가질 수 있고, 샤프트의 위치는 구동모터(17a)의 회전방향 및 회전정도 등에 따라 가변될 수 있으며, 이에 의해 칠러측 팽창밸브(17)의 오리피스에 대한 개도가 가변될 수 있다. 제어기(1000)는 구동모터(17a)의 작동을 제어할 수 있다. 그리고, 칠러측 팽창밸브(17)는 완전 개방형 전자팽창밸브(full open type EXV)일 수 있다.
칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 가변됨에 따라 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량이 가변될 수 있다. 예컨대, 칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 기준개도 보다 커질 경우 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량이 기준유량 보다 상대적으로 증가할 수 있고, 칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 기준 개도 보다 작을 경우 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량이 기준유량과 유사해지거나 기준유량 보다 상대적으로 감소할 수 있다. 여기서, 기준개도는 목표 증발기온도를 유지할 수 있는 칠러측 팽창밸브(17)의 개도일 수 있다. 기준유량은 칠러측 팽창밸브(17)가 기준개도로 개방될 경우 배터리칠러(37)로 유입되는 냉매의 유량일 수 있다. 이에, 칠러측 팽창밸브(17)가 기준개도로 개방될 경우 냉매는 그에 대응하는 기준유량으로 배터리칠러(37)로 유입될 수 있다.
냉방측 팽창밸브(15)의 개도 및 칠러측 팽창밸브(17)의 개도가 제어기(1000)에 의해 조절됨에 따라, 냉매는 증발기(31) 및 배터리칠러(37) 측으로 일정 비율로 분배될 수 있고, 이를 통해 공조시스템(11)의 냉방 및 배터리칠러(37)의 냉각이 동시에 또는 선택적으로 실행될 수 있다.
공조시스템(11)은 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73)의 하류지점 및 분기도관(36)을 연결하는 제1냉매 바이패스도관(25)을 포함할 수 있다. 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구는 수냉식 열교환기(70)의 하류지점에 연결될 수 있고, 제1냉매 바이패스도관(25)의 출구는 분기도관(36)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구는 수냉식 열교환기(70) 및 외측 열교환기(35) 사이의 지점에 연결될 수 있고, 제1냉매 바이패스도관(25)의 출구는 분기도관(36) 상에서 배터리칠러(37) 및 압축기(32) 사이의 지점에 연결될 수 있다. 제1쓰리웨이밸브(61)가 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구 및 냉매루프(21) 사이의 연결지점에 배치될 수 있다. 이에, 제1쓰리웨이밸브(61)가 냉매루프(21) 상에서 외측 열교환기(35) 및 수냉식 열교환기(70) 사이에 배치될 수 있다. 제1쓰리웨이밸브(61)가 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구를 개방하도록 스위칭될 경우, 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73)를 통과한 냉매는 제1냉매 바이패스도관(25) 및 어큐뮬레이터(38)를 통해 압축기(32)로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구가 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭에 의해 개방될 때, 냉매는 외측 열교환기(35)를 바이패스할 수 있다. 제1쓰리웨이밸브(61)가 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구를 폐쇄하도록 스위칭될 경우, 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73)를 통과한 냉매는 제1냉매 바이패스도관(25)을 통과하지 않고, 외측 열교환기(35)로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구가 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭에 의해 폐쇄될 때, 냉매는 외측 열교환기(35)를 통과할 수 있다.
제어기(1000)가 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a), 난방측 팽창밸브(16), 칠러측 팽창밸브(17), 압축기(32) 등의 개별적인 작동을 제어하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 공조시스템(11)은 제어기(1000)에 의해 그 전체적인 작동이 제어될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어기(1000)는 FATC(Full Automatic Temperature Control System)일 수 있다.
공조시스템(11)이 냉방모드로 작동할 때, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 개방되고, 냉매는 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방측 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73), 외측 열교환기(35), 냉방측 팽창밸브(15), 증발기(31) 순으로 순환할 수 있다.
공조시스템(11)이 난방모드로 작동할 때, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 폐쇄되고, 냉매는 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방용 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73), 외측 열교환기(35), 칠러측 팽창밸브(17), 배터리칠러(37)의 제1통로(37a), 압축기(32) 순으로 순환할 수 있다. 한편, 공조시스템(11)의 난방작동 시에, 냉방측 팽창밸브(15)의 개폐밸브(15a)가 폐쇄되고 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구가 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭에 의해 개방될 때, 냉매는 압축기(32), 내측 응축기(33), 난방용 팽창밸브(16), 수냉식 열교환기(70)의 제3통로(73), 압축기(32) 순으로 순환할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공조시스템(11)은 냉매루프(21)로부터 분기된 분기도관(26)을 더 포함할 수 있다. 분기도관(26)은 냉매루프(21) 상에서 난방측 팽창밸브(16) 및 수냉식 열교환기(70) 사이의 일측지점으로부터 분기되고, 분기도관(26)은 냉방측 팽창밸브(15)의 상류지점까지 연장될 수 있다. 개폐밸브(27)가 분기도관(26)에 개폐가능하게 배치될 수 있다. 공조시스템(11)의 난방 작동 도중에 승객실에 대한 제습이 요구될 때, 개폐밸브(27)가 개방됨에 따라 난방측 팽창밸브(16)로부터 수냉식 열교환기(70)로 흘러가는 냉매의 일부는 분기도관(26)을 거쳐 증발기(31)로 흘러갈 수 있고, 이에 증발기(31)로 유입된 냉매는 증발기(31)를 통과한 공기로부터 열을 흡수할 수 있으므로 승객실에 대한 난방 및 제습이 동시에 이루어질 수 있다.
배터리냉각시스템(12)은 배터리 냉각수루프(22)를 포함할 수 있고, 배터리(41)를 냉각하기 위한 배터리 냉각수가 배터리 냉각수루프(22)를 순환할 수 있다.
배터리냉각시스템(12)은 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 배터리 냉각수에 의해 배터리(41)를 냉각 내지 승온하도록 구성될 수 있다. 배터리 냉각수루프(22)는 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 제1배터리펌프(44, first battery-side pump), 배터리칠러(37), 히터(42), 배터리(41), 제2배터리펌프(45, second battery-side pump), 및, 수냉식 열교환기(70)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 배터리 냉각수는 배터리 냉각수루프(22)를 통해 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 제1배터리펌프(44, first battery-side pump), 배터리칠러(37), 히터(42), 배터리(41), 제2배터리펌프(45, second battery-side pump), 및, 수냉식 열교환기(70)의 제2통로(72)를 순차적으로 흐를 수 있다.
배터리(41)는 그 내부 또는 외부에 배터리 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 배터리 냉각수루프(22)가 배터리(41)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다.
히터(42)는 배터리칠러(37) 및 배터리(41) 사이에 배치될 수 있고, 히터(42)는 배터리 냉각수루프(22)를 순환하는 배터리 냉각수를 가열함으로써 냉각수를 워밍업할 수 있다. 일 예에 따르면, 히터(42)는 전기 히터일 수 있다. 다른 예에 따르면, 히터(42)는 고온의 유체와 열교환에 의해 배터리 냉각수를 가열하는 히터일 수 있다.
배터리 라디에이터(43)는 차량의 전방 그릴에 근접하게 배치될 수 있고, 배터리 라디에이터(43)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 배터리 라디에이터(43)는 외측 열교환기(35)에 근접할 수 있다. 일 예에 따르면, 배터리 라디에이터(43)는 저온 라디에이터(LTR, Low Temperature Radiator)로 지칭될 수 있다.
제1배터리펌프(44)는 배터리 냉각수가 배터리 냉각수루프(22)의 적어도 일부를 따라 순환하도록 구성될 수 있고, 제2배터리펌프(45)는 배터리 냉각수가 배터리 냉각수루프(22)의 적어도 일부를 따라 순환하도록 구성될 수 있다.
리저버탱크(48)는 배터리 라디에이터(43)의 출구 및 제2배터리펌프(45)의 입구 사이에 배치될 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 냉각수루프(22)는 제1연결도관(22c) 및 제2연결도관(22d)을 통해 연결된 제1냉각수도관(22a)과 제2냉각수도관(22b)을 포함할 수 있다. 제1냉각수도관(22a)은 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 제1배터리펌프(44), 수냉식 열교환기(70)의 제2통로(72)에 유체적으로 연결될 수 있고, 제2냉각수도관(22b)은 배터리칠러(37), 히터(42), 배터리(41), 제2배터리펌프(45)에 유체적으로 연결될 수 있다.
제1연결도관(22c)은 제1배터리펌프(44)의 하류지점과 배터리칠러(37)의 제2통로(37b)의 상류지점을 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1연결도관(22c)의 입구는 제1배터리펌프(44)의 하류지점에 연결될 수 있고, 제1연결도관(22c)의 출구는 배터리칠러(37)의 제2통로(37b)의 상류지점에 연결될 수 있다.
제2연결도관(22d)은 제2배터리펌프(45)의 하류지점과 수냉식 열교환기(70)의 제2통로(72)의 상류지점을 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제2연결도관(22d)의 입구는 제2배터리펌프(45)의 하류지점에 연결될 수 있고, 제2연결도관(22d)의 출구는 수냉식 열교환기(70)의 제2통로(72)의 상류지점에 연결될 수 있다.
제1배터리펌프(44)는 배터리 냉각수루프(22)의 제1냉각수도관(22a) 상에서 배터리 라디에이터(43)의 하류지점에 배치될 수 있다.
제2배터리펌프(45)는 배터리 냉각수루프(22)의 제2냉각수도관(22b) 상에서 배터리(41)의 하류지점에 배치될 수 있다.
제1배터리펌프(44) 및 제2배터리펌프(45)는 배터리(41)의 발열상태 및 충전조건, 공조시스템(11)의 작동 조건 등에 따라 개별적이고 선택적으로 작동할 수 있다.
배터리냉각시스템(12)은 제1 및 제2 연결도관(22c, 22d) 중에서 적어도 하나의 연결도관에 장착된 제2쓰리웨이밸브(62)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제2쓰리웨이밸브(62)가 제1연결도관(22c)의 출구에 배치될 수 있다. 즉, 제2쓰리웨이밸브(62)는 제1연결도관(22c)과 제2냉각수도관(22b)이 합류하는 지점에 배치될 수 있다.
제2쓰리웨이밸브(62)가 제1연결도관(22c)의 출구를 개방하도록 스위칭될 경우 제1냉각수도관(22a)은 제1연결도관(22c) 및 제2연결도관(22d)을 통해 제2냉각수도관(22b)에 유체적으로 연결될 수 있고, 이에 배터리 냉각수는 제1냉각수도관(22a) 및 제2냉각수도관(22b)을 전체적으로 순환할 수 있다.
제2쓰리웨이밸브(62)가 제1연결도관(22c)의 출구를 폐쇄하도록 스위칭될 경우 제1냉각수도관(22a)은 제2냉각수도관(22b)에 대해 유체적으로 분리될 수 있고, 이에 배터리 냉각수는 제1냉각수도관(22a) 및 제2냉각수도관(22b) 상에서 서로 독립적으로 순환할 수 있다. 구체적으로, 제2쓰리웨이밸브(62)가 제1연결도관(22c)의 출구를 폐쇄하도록 스위칭된 상태에서, 일부의 배터리 냉각수가 제1배터리펌프(44)에 의해 제1냉각수도관(22a)을 독립적으로 순환함으로써 일부의 배터리 냉각수는 배터리 라디에이터(43), 리저버탱크(48), 수냉식 열교환기(70)의 제2통로(72) 순으로 흐를 수 있고, 나머지의 배터리 냉각수는 제2배터리펌프(45)에 의해 제2냉각수도관(22b)을 독립적으로 순환함으로써 나머지의 배터리 냉각수는 배터리칠러(37)의 제2통로(37b), 히터(42), 배터리(41) 순으로 흐를 수 있다.
배터리냉각시스템(12)은 배터리관리시스템(1100, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템(1100)은 배터리(41)의 상태를 모니터링하고, 배터리(41)의 온도가 설정온도 이상으로 높아질 경우 배터리(41)의 냉각을 실행하도록 구성될 수 있다. 배터리관리시스템(1100)은 제어기(1000)에 대해 배터리(41)의 냉각작동을 지시하는 명령을 전송할 수 있고, 이에 제어기(1000)는 압축기(32)의 작동 및 칠러측 팽창밸브(17)의 개방을 제어할 수 있다. 배터리(41)의 냉각작동 도중에 공조시스템(11)의 작동이 필요하지 않은 경우에는 제어기(1000)는 냉방측 팽창밸브(15)의 폐쇄를 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라 배터리 냉각수가 제1냉각수도관(22a) 및 제2냉각수도관(22b)을 선택적으로 흐르도록 배터리관리시스템(1100)은 제1배터리펌프(44)의 작동, 제2배터리펌프(45)의 작동, 및 제2쓰리웨이밸브(62)의 스위칭을 제어할 수 있다.
파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인 냉각수루프(23)를 포함할 수 있고, 파워트레인 컴포넌트(전기모터 및 전장부품)를 냉각하기 위한 파워트레인 냉각수가 파워트레인 냉각수루프(23)를 순환할 수 있다.
파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인 냉각수루프(23)를 순환하는 파워트레인 냉각수에 의해 전기적 파워트레인의 파워트레인 컴포넌트를 냉각하도록 구성될 수 있다. 파워트레인 컴포넌트는 하나 이상의 전기모터(51a, 51b) 및 하나 이상의 전장부품(52a, 52b, 52c)를 포함할 수 있다. 파워트레인 냉각수루프(23)는 파워트레인 라디에이터(53), 리저버탱크(56), 파워트레인펌프(54, powertrain-side pump), 전장부품(52a, 52b, 52c), 전기모터(51a, 51b), 및 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71)에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1을 참조하면, 파워트레인 냉각수는 파워트레인 냉각수루프(23)를 통해 파워트레인 라디에이터(53), 리저버탱크(56), 파워트레인펌프(54), 전장부품(52a, 52b, 52c), 전기모터(51a, 51b), 및 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71) 순으로 흐를 수 있다.
하나 이상의 전기모터(51a, 51b)는 그 내부 또는 외부에 파워트레인 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 파워트레인 냉각수루프(23)는 하나 이상의 전기모터(51a, 51b)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1을 참조하면, 하나 이상의 전기모터(51a, 51b)는 전륜측 전기모터(51a) 및 후륜측 전기모터(51b)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 전장부품(52a, 52b, 52c)은 전기모터(51a, 51b)의 구동 등과 관련된 하나 이상의 전장부품일 수 있다. 하나 이상의 전장부품(52a, 52b, 52c)은 그 내부 또는 외부에 냉각수가 통과하는 냉각수통로를 가질 수 있고, 파워트레인 냉각수루프(23)는 전장부품(52a, 52b, 52c)의 냉각수통로에 유체적으로 연결될 수 있다. 도 1을 참조하면, 하나 이상의 전장부품(52a, 52b, 52c)은 후륜측 인버터(52a), 전륜측 인버터(52b), OBC(On Board Charge)/LDC(52c)으로 이루어질 수 있다.
파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방그릴에 근접하게 배치될 수 있고, 파워트레인 라디에이터(53)는 냉각팬(75)에 의해 강제로 송풍되는 외기를 통해 냉각될 수 있다. 일 예에 따르면, 파워트레인 라디에이터(53)는 고온 라디에이터(HTR, High Temperature Radiator)로 지칭될 수 있다.
외측 열교환기(35), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)는 차량의 전방 측에 서로 근접하게 배치될 수 있고, 이에 외측 열교환기(35), 배터리 라디에이터(43), 및 파워트레인 라디에이터(53)는 외기와 접촉함으로써 외기와 열교환할 수 있다. 냉각팬(75)은 외측 열교환기(35), 배터리 라디에이터(43), 파워트레인 라디에이터(53)의 후방 측에 배치될 수 있다.
리저버탱크(56)가 파워트레인 라디에이터(53)의 하류 측에 배치될 수 있다. 특히, 리저버탱크(56)는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53)의 출구 및 파워트레인펌프(54) 사이에 배치될 수 있다.
파워트레인펌프(54)는 전기모터(51a, 51b) 및 전장부품(52a, 52b, 52c)의 상류 측에 배치될 수 있고, 파워트레인펌프(54)는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 냉각수를 순환시키도록 구성될 수 있다.
파워트레인냉각시스템(13)은 냉각수가 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스함을 허용하는 파워트레인 바이패스도관(55)을 더 포함할 수 있다. 파워트레인 바이패스도관(55)은 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53)의 상류지점과 파워트레인 라디에이터(53)의 하류지점을 직접적으로 연결함으로써 파워트레인 냉각수는 파워트레인 바이패스도관(55)을 통해 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스할 수 있다.
파워트레인 바이패스도관(55)의 입구는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53)의 입구 및 전기모터(51a, 51b)들 사이의 지점에 연결될 수 있다. 구체적으로, 파워트레인 바이패스도관(55)의 입구는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53)의 입구 및 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71) 사이의 지점에 연결될 수 있다. 파워트레인 바이패스도관(55)의 출구는 파워트레인 냉각수루프(23) 상에서 파워트레인 라디에이터(53)의 출구 및 리저버탱크(56) 사이의 지점에 연결될 수 있다.
파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인 바이패스도관(55)의 입구에 배치된 제3쓰리웨이밸브(63)를 포함할 수 있다. 제3쓰리웨이밸브(63)가 파워트레인 바이패스도관(55)의 입구를 개방하도록 스위칭되면 파워트레인 냉각수는 파워트레인 바이패스도관(55)을 통해 흘러감으로써 파워트레인 냉각수는 파워트레인 라디에이터(53)를 바이패스(우회)할 수 있고, 이에 파워트레인 냉각수는 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71), 파워트레인 바이패스도관(55), 리저버탱크(56), 파워트레인펌프(54), 전장부품(52a, 52b, 52c), 및 전기모터(51a, 51b) 순으로 순환할 수 있다. 제3쓰리웨이밸브(63)가 파워트레인 바이패스도관(55)의 입구를 폐쇄하도록 스위칭되면 파워트레인 냉각수는 파워트레인 바이패스도관(55)으로 흘러가지 않고, 이에 파워트레인 냉각수는 수냉식 열교환기(70)의 제1통로(71), 파워트레인 라디에이터(53), 리저버탱크(56), 파워트레인펌프(54), 전장부품(52a, 52b, 52c), 전기모터(51a, 51b) 순으로 흐를 수 있다.
파워트레인냉각시스템(13)은 파워트레인 제어기(1200)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 파워트레인 제어기(120)는 파워트레인컴포넌트(전기모터, 전장부품 등)의 상태를 모니터링하고, 파워트레인컴포넌트의 온도가 설정온도 이상으로 높아질 경우 파워트레인컴포넌트의 냉각을 실행하도록 구성될 수 있다. 제3쓰리웨이밸브(63)의 스위칭 및 파워트레인펌프(54)의 작동은 제어기(1000)에 의해 제어될 수 있다.
도 2를 참조하면, 공조시스템(11), 배터리냉각시스템(12), 파워트레인냉각시스템(13)은 차량용 열관리시스템을 구성할 수 있다. 차량용 열관리시스템은 차량의 실내온도를 측정하는 내부 온도센서와, 차량의 외부온도를 측정하는 외부 온도센서와, 배터리(41)의 온도를 측정하는 배터리 온도센서와, 배터리 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수 온도센서(84)와, 냉매의 온도 및 압력을 측정하는 냉매센서를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 차량용 공조시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 차량용 공조시스템의 압축기(5)가 작동하는 지를 판단한다(S1).
압축기(5)가 작동할 때, 제어기(100)는 냉매센서(미도시)가 측정한 냉매의 온도 및 압력 등을 이용하여 냉매의 상태를 확인한다(S2). 압축기(5)가 작동하지 않을 때, 본 발명의 제어방법이 종료된다.
제어기(100)는 압축기(5)의 출구에서 배출되는 냉매의 압력 및 온도에 기초하여 냉매의 타겟 서브쿨온도(target subcooled temperature)를 결정한다(S3).
제어기(100)는 결정된 타겟 서브쿨온도에 기초하여 냉매의 응축 및 서브쿨 과정에서의 냉매의 엔탈피 변화량을 계산한다(S4). 이때, 냉매가 압축기(5)의 출구로부터 응축기(6)의 출구를 흘러갈 때, 냉매의 압력강하에 따른 냉매의 포화온도가 변화됨을 반영하여 냉매 엔탈피 변화량을 계산한다.
제어기(100)는 계산된 냉매 엔탈피 변화량에 기초하여 응축기(6)의 외부표면을 통과하는 공기의 엔탈피 변화량을 계산한다(S5). 구체적으로, 공기의 엔탈피 변화량은 냉매 및 공기의 온도차이, 공기 비열, 응축기(6)를 통과하는 냉매의 유량등에 기초하여 계산될 수 있다.
제어기(100)는 차속 및 그릴(8)의 개도를 모니터링한다(S6). 차속은 차량 제어기 등으로부터 수신받을 수 있고, 그릴(8)의 개도는 액티브 에어플랩(8a)에 의해 조절될 수 있다.
계산된 공기의 엔탈피 변화량, 차속 및 그릴(8)의 개도에 기초하여 냉각팬(9)의 필요 팬듀티(required fan duty)를 계산한다(S7). 이때, 냉각팬(9)의 필요 팬듀티는 냉매의 타켓 서브쿨온도를 만족하도록 최적화된 팬듀티이다.
계산된 필요 팬듀티에 따라 냉각팬(9)을 작동시킨다(S8).
그 이후에, 제어기(100)는 압축기(5)가 정지되는 지를 판단하고(S9), 압축기(5)가 정지되지 않을 때 본 발명의 방법은 S2단계로 리턴된다.
도 4는 도 2에 도시된 차량용 공조시스템(11)의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 4는 도 2의 차량용 공조시스템(11)에서 수냉식 열교환기(70)가 생략된 조건에서의 제어방법을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 차량용 공조시스템(11)의 압축기(32)가 작동하는 지를 판단한다(S11).
차량용 공조시스템의 냉방작동 시에, 외측 열교환기(35)는 응축기로서 기능한다. 제어기(1000)는 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하는지를 판단한다(S12). 제1쓰리웨이밸브(61)가 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구를 폐쇄하도록 스위칭될 경우, 냉매는 제1냉매 바이패스도관(25)을 통과하지 않고 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과할 수 있다. 이에 제어기(1000)는 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭작동에 따라 냉매가 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과하는지 여부를 확인할 수 있다.
그리고, 제어기(1000)는 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되는지를 판단한다(S13). 공조시스템(11)의 냉방작동 시에는, 난방측 팽창밸브(16)의 개도가 100%이므로, 냉매의 팽창없이 냉매가 난방측 팽창밸브(16)를 통과한다.
압축기(32)가 작동하고, 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하며, 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방될 때, 제어기(1000)는 냉매센서(미도시)가 측정한 냉매의 온도 및 압력 등을 이용하여 냉매의 상태를 확인한다(S14).
압축기(32)가 작동하지 않거나 냉매가 외측 열교환기(35)를 통과하지 않거나 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되지 않을 때, 본 발명의 제어방법이 종료된다.
제어기(1000)는 압축기(32)의 출구에서 배출되는 냉매의 압력 및 온도에 기초하여 냉매의 타겟 서브쿨온도(target subcooled temperature)를 결정한다(S15).
제어기(1000)는 결정된 타겟 서브쿨온도에 기초하여 냉매의 응축 및 서브쿨 과정에서의 냉매의 엔탈피 변화량을 계산한다(S16). 이때, 냉매가 압축기(32)의 출구로부터 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과할 때, 냉매의 압력강하에 따른 냉매의 포화온도가 변화됨을 반영하여 냉매 엔탈피 변화량을 계산한다.
제어기(1000)는 계산된 냉매 엔탈피 변화량에 기초하여 외측 열교환기(35)의 외부표면을 통과하는 공기의 엔탈피 변화량을 계산한다(S17). 구체적으로, 공기의 엔탈피 변화량은 냉매 및 공기의 온도차이, 공기 비열, 응축기(6)를 통과하는 냉매의 유량등에 기초하여 계산될 수 있다.
제어기(1000)는 차속 및 그릴(14)의 개도를 모니터링한다(S18). 차속은 차량 제어기 등으로부터 수신받을 수 있고, 그릴(14)의 개도는 액티브 에어플랩(14a)에 의해 조절될 수 있다. 차속 및 그릴(14)의 개도에 의해 외측 열교환기(35)의 외부표면을 통과하는 공기의 유량을 계산할 수 있다.
계산된 공기의 엔탈피 변화량, 차속 및 그릴(14)의 개도에 기초하여 냉각팬(75)의 필요 팬듀티(required fan duty)를 계산한다(S19). 이때, 냉각팬(75)의 필요 팬듀티는 냉매의 타켓 서브쿨온도를 만족하도록 최적화된 팬듀티이다.
제어기(1000)는 계산된 필요 팬듀티에 따라 냉각팬(75)을 작동시킨다(S20).
그 이후에, 제어기(1000)는 압축기(32)가 정지되는 지를 판단하고(S21), 압축기(32)가 정지되지 않을 때 본 발명의 방법은 S14단계로 리턴된다.
도 5는 도 2에 도시된 차량용 공조시스템(11)의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 차량용 공조시스템(11)의 압축기(32)가 작동하는 지를 판단한다(S31).
차량용 공조시스템의 냉방작동 시에, 외측 열교환기(35)는 응축기로서 기능한다. 제어기(1000)는 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하는지를 판단한다(S32). 제1쓰리웨이밸브(61)가 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구를 폐쇄하도록 스위칭될 경우, 냉매는 제1냉매 바이패스도관(25)을 통과하지 않고 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과할 수 있다. 이에 제어기(1000)는 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭작동에 따라 냉매가 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과하는지 여부를 확인할 수 있다.
그리고, 제어기(1000)는 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되는지를 판단한다(S33). 공조시스템(11)의 냉방작동 시에는, 난방측 팽창밸브(16)의 개도가 100%이므로, 냉매의 팽창없이 냉매가 난방측 팽창밸브(16)를 통과한다.
압축기(32)가 작동하고, 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하며, 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방될 때(즉, S33단계에서 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되는 것으로 판단될 때), 제어기(1000)는 냉매센서(미도시)가 측정한 냉매의 온도 및 압력 등을 이용하여 냉매의 상태를 확인한다(S34-1).
압축기(32)가 작동하지 않거나 냉매가 외측 열교환기(35)를 통과하지 않거나 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되지 않을 때, 본 발명의 제어방법이 종료된다.
제어기(1000)는 압축기(32)의 출구에서 배출되는 냉매의 압력 및 온도에 기초하여 냉매의 타겟 서브쿨온도(target subcooled temperature)를 결정한다(S34-2).
제어기(1000)는 결정된 타겟 서브쿨온도에 기초하여 냉매의 응축 및 서브쿨 과정에서의 냉매의 엔탈피 변화량을 계산한다(S34-3). 이때, 냉매가 압축기(32)의 출구로부터 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과할 때, 냉매의 압력강하에 따른 냉매의 포화온도가 변화됨을 반영하여 냉매 엔탈피 변화량을 계산한다.
압축기(32)가 작동하고, 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하며, 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방될 때(즉, S33단계에서 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되는 것으로 판단될 때), 제어기(1000)는 외부제어기(1100, 1200, 1300)로부터 제1배터리펌프(44) 및/또는 제2배터리펌프(45), 파워트레인펌프(54)에 대한 제1RPM을 수신받는다(S35). 제1RPM은 배터리관리시스템(1100)에 의해 결정된 제1배터리펌프(44) 및/또는 제2배터리펌프(45)에 대한 RPM과, 파워트레인 제어기(1200)에 의해 결정된 파워트레인펌프(54)에 대한 RPM과, 차량제어기(1300)에 의해 결정된 제1배터리펌프(44) 및/또는 제2배터리펌프(45), 파워트레인펌프(54)에 대한 RPM들 중에서 적어도 하나의 RPM을 포함할 수 있다.
제어기(1000)는 수신된 제1RPM에 기초하여 수냉식 열교환기(70)를 통과하는 배터리 냉각수의 엔탈피 변화량 및 파워트레인 냉각수의 엔탈피 변화량을 계산한다(S36).
제어기(1000)는 계산된 냉매 엔탈피 변화량, 배터리 냉각수의 엔탈피 변화량, 및 파워트레인 냉각수의 엔탈피 변화량에 기초하여 외측 열교환기(35)의 외부표면을 통과하는 공기의 엔탈피 변화량을 계산한다(S37). 구체적으로, 공기의 엔탈피 변화량은 냉매 및 공기의 온도차이, 공기 비열, 응축기(6)를 통과하는 냉매의 유량등에 기초하여 계산될 수 있다.
제어기(1000)는 차속 및 그릴(14)의 개도를 모니터링한다(S38). 차속은 차량 제어기 등으로부터 수신받을 수 있고, 그릴(14)의 개도는 액티브 에어플랩(14a)에 의해 조절될 수 있다. 차속 및 그릴(14)의 개도에 의해 외측 열교환기(35)의 외부표면을 통과하는 공기의 유량을 계산할 수 있다.
계산된 공기의 엔탈피 변화량, 차속 및 그릴(14)의 개도에 기초하여 냉각팬(75)의 필요 팬듀티(required fan duty)를 계산한다(S39). 이때, 냉각팬(75)의 필요 팬듀티는 냉매의 타켓 서브쿨온도를 만족하도록 최적화된 팬듀티이다.
제어기(1000)는 계산된 필요 팬듀티에 따라 냉각팬(75)을 작동시킨다(S40).
그 이후에, 제어기(1000)는 압축기(32)가 정지되는 지를 판단하고(S41), 압축기(32)가 정지되지 않을 때 본 발명의 방법은 S34-1단계로 리턴된다.
도 6은 도 2에 도시된 차량용 공조시스템(11)의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 6은 도 2의 차량용 공조시스템(11)에서 냉매가 수냉식 열교환기(70)를 통해 냉각되는 조건에서의 제어방법을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 차량용 공조시스템(11)의 압축기(32)가 작동하는 지를 판단한다(S51).
차량용 공조시스템의 냉방작동 시에, 외측 열교환기(35)는 응축기로서 기능한다. 제어기(1000)는 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하는지를 판단한다(S52). 제1쓰리웨이밸브(61)가 제1냉매 바이패스도관(25)의 입구를 폐쇄하도록 스위칭될 경우, 냉매는 제1냉매 바이패스도관(25)을 통과하지 않고 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과할 수 있다. 이에 제어기(1000)는 제1쓰리웨이밸브(61)의 스위칭작동에 따라 냉매가 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과하는지 여부를 확인할 수 있다.
그리고, 제어기(1000)는 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되는지를 판단한다(S53). 공조시스템(11)의 냉방작동 시에는, 난방측 팽창밸브(16)의 개도가 100%이므로, 냉매의 팽창없이 냉매가 난방측 팽창밸브(16)를 통과한다.
압축기(32)가 작동하고, 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하며, 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방될 때(즉, S53단계에서 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되는 것으로 판단될 때), 제어기(1000)는 냉매센서(미도시)가 측정한 냉매의 온도 및 압력 등을 이용하여 냉매의 상태를 확인한다(S54-1).
압축기(32)가 작동하지 않거나 냉매가 외측 열교환기(35)를 통과하지 않거나 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되지 않을 때, 본 발명의 제어방법이 종료된다.
제어기(1000)는 압축기(32)의 출구에서 배출되는 냉매의 압력 및 온도에 기초하여 냉매의 타겟 서브쿨온도(target subcooled temperature)를 결정한다(S54-2).
제어기(1000)는 결정된 타겟 서브쿨온도에 기초하여 냉매의 응축 및 서브쿨 과정에서의 냉매의 엔탈피 변화량을 계산한다(S54-3). 이때, 냉매가 압축기(32)의 출구로부터 외측 열교환기(35)의 내부통로를 통과할 때, 냉매의 압력강하에 따른 냉매의 포화온도가 변화됨을 반영하여 냉매 엔탈피 변화량을 계산한다.
압축기(32)가 작동하고, 냉매가 응축기인 외측 열교환기(35)를 통과하며, 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방될 때(즉, S53단계에서 난방측 팽창밸브(16)가 완전히 개방되는 것으로 판단될 때), 제어기(1000)는 외부제어기(1100, 1200, 1300)로부터 각 배터리펌프(44, 45) 및 파워트레인펌프(54)에 대한 개별적인 제1RPM을 수신받는다(S55-1). 제1RPM은 배터리관리시스템(1100)에 의해 결정된 제1배터리펌프(44) 및/또는 제2배터리펌프(45)에 대한 각 RPM과, 파워트레인 제어기(1200)에 의해 결정된 파워트레인펌프(54)에 대한 각 RPM과, 차량제어기(1300)에 의해 결정된 제1배터리펌프(44) 및/또는 제2배터리펌프(45), 파워트레인펌프(54)에 대한 각 RPM 중에서 적어도 하나의 RPM을 포함할 수 있다.
그리고, 제어기(1000)는 제1배터리펌프(44)의 제2RPM 및/또는 제2배터리펌프(45)의 제2RPM, 파워트레인펌프(54)의 제2RPM을 결정할 수 있고, 제2RPM은 배터리 냉각수의 유량, 파워트레인 냉각수의 유량, 각 펌프(44, 45, 54)의 과부하 등을 고려하여 제어기(1000)에 의해 개별적으로 결정된 RPM일 수 있다.
제어기(1000)는 제1RPM이 제2RPM 이하인지를 판단할 수 있다(S55-2).
S55-2단계에서 제1RPM이 제2RPM 이하인 것으로 판단될 때 제2RPM에 기초하여 수냉식 열교환기(70)를 통과하는 배터리 냉각수의 엔탈피 변화량 및 파워트레인 냉각수의 엔탈피 변화량을 계산한다(S56).
S55-2단계에서 제1RPM이 제2RPM를 초과하는 것으로 판단될 때 제1RPM에 기초하여 수냉식 열교환기(70)를 통과하는 배터리 냉각수의 엔탈피 변화량 및 파워트레인 냉각수의 엔탈피 변화량을 계산한다(S56).
이를 정리하면, 제어기(1000)는 외부제어기(1100, 1200, 13000)에 의해 결정된 제1RPM 및 제어기(1000)에 의해 결정된 제2RPM 중에서 상대적으르 큰 RPM에 기초하여 배터리 냉각수의 엔탈피 변화량 및 파워트레인 냉각수의 엔탈피 변화량을 계산할 수 있다. 이에, 수냉식 열교환기(70)를 통과하는 냉각수의 유량이 증가하므로 수냉식 열교환기(70)에 의한 냉매의 응축량이 외측 열교환기(35)에 의한 냉매의 응축량 보다 상대적으로 커질 수 있고, 이를 통해 외측 열교환기(35)에 의해 냉매의 서브쿨 확보를 위한 냉각팬(75)의 필요 팬듀티가 상대적으로 감소할 수 있다.
제어기(1000)는 계산된 냉매 엔탈피 변화량, 배터리 냉각수의 엔탈피 변화량, 및 파워트레인 냉각수의 엔탈피 변화량에 기초하여 외측 열교환기(35)의 외부표면을 통과하는 공기의 엔탈피 변화량을 계산한다(S57). 구체적으로, 공기의 엔탈피 변화량은 냉매 및 공기의 온도차이, 공기 비열, 응축기(6)를 통과하는 냉매의 유량등에 기초하여 계산될 수 있다.
제어기(1000)는 차속 및 그릴(14)의 개도를 모니터링한다(S58). 차속은 차량 제어기 등으로부터 수신받을 수 있고, 그릴(14)의 개도는 액티브 에어플랩(14a)에 의해 조절될 수 있다. 차속 및 그릴(14)의 개도에 의해 외측 열교환기(35)의 외부표면을 통과하는 공기의 유량을 계산할 수 있다.
계산된 공기의 엔탈피 변화량, 차속 및 그릴(14)의 개도에 기초하여 냉각팬(75)의 필요 팬듀티(required fan duty)를 계산한다(S59). 이때, 냉각팬(75)의 필요 팬듀티는 제1배터리펌프(44)의 RPM 및/또는 제2배터리펌프(45)의 RPM, 파워트레인펌프(54)의 RPM이 상대적으로 큰 값으로 결정되므로 상대적으로 큰 냉매의 타켓 서브쿨온도를 만족하도록 최적화된 팬듀티이다.
제어기(1000)는 계산된 필요 팬듀티에 따라 냉각팬(75)을 작동시킨다(S60).
그 이후에, 제어기(1000)는 압축기(32)가 정지되는 지를 판단하고(S61), 압축기(32)가 정지되지 않을 때 본 발명의 방법은 S54-1단계로 리턴된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11: 공조시스템 12: 배터리 냉각시스템
13: 파워트레인냉각시스템 15: 냉방측 팽창밸브
16: 난방측 팽창밸브 21: 냉매루프
22: 배터리 냉각수루프 23: 파워트레인 냉각수루프
30: 공조덕트 31: 증발기
32: 압축기 33: 내측 응축기
35: 외측 열교환기 36: 분기도관
37: 배터리칠러 41: 배터리
42: 히터 43: 배터리 라디에이터
44: 제1배터리펌프 45: 제2배터리펌프
48: 리저버탱크 51a, 51b: 전기모터
52a, 52b, 52c: 전장부품 53: 파워트레인 라디에이터
54: 파워트레인펌프 56: 리저버탱크
61: 쓰리웨이밸브 70: 수냉식 열교환기

Claims (5)

  1. 압축기가 작동할 때, 제어기에 의해, 압축기의 출구에서 배출되는 냉매의 압력 및 온도에 기초하여 냉매의 타겟 서브쿨온도를 결정하고,
    상기 제어기에 의해, 결정된 타겟 서브쿨온도에 기초하여 냉매의 응축 및 서브쿨 과정에서의 냉매의 엔탈피 변화량을 계산하며,
    상기 제어기에 의해, 계산된 냉매의 엔탈피 변화량에 기초하여 응축기의 외부표면을 통과하는 공기의 엔탈피 변화량을 계산하고,
    상기 제어기에 의해, 계산된 공기의 엔탈피 변화량에 기초하여 냉각팬의 필요 팬듀티를 계산하며,
    상기 냉각팬은 상기 응축기를 향해 공기를 송풍하도록 구성된 차량용 공조시스템의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기의 엔탈피 변화량은 냉매 공기의 온도차이, 공기 비열, 냉매의 유량에 기초하여 계산되는 차량용 공조시스템의 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    차속 및 그릴의 개도를 모니터링하는 단계를 더 포함하고,
    상기 냉각팬의 필요 팬듀티는, 모니터링된 차속 및 그릴의 개도, 계산된 공기의 엔탈피 변화량에 기초하여 계산되는 차량용 공조시스템의 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축기의 상류에 배치된 열교환기를 통해 열적으로 연결된 하나 이상의 냉각시스템을 더 포함하고, 상기 냉매는 상기 열교환기를 통과하는 냉각수에 의해 냉매를 예비적으로 냉각 및 응축되도록 구성되며,
    상기 제어기에 의해, 상기 냉각시스템의 펌프의 RPM에 기초하여 냉각수의 엔탈피 변화량을 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 냉각팬의 필요 팬듀티는 상기 계산된 냉각수의 엔탈피 변화량, 상기 계산된 공기의 엔탈피 변화량에 기초하여 계산되는 차량용 공조시스템의 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉각수의 엔탈피 변화량은 외부제어기에 의해 결정된 제1RPM 및 상기 제어기에 의해 결정된 제2RPM 중에서 상대적으로 큰 RPM에 기초하여 계산되는 차량용 공조시스템의 제어방법.
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