KR20230153150A - 모빌리티용 통합 열관리 시스템 - Google Patents

모빌리티용 통합 열관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230153150A
KR20230153150A KR1020220053005A KR20220053005A KR20230153150A KR 20230153150 A KR20230153150 A KR 20230153150A KR 1020220053005 A KR1020220053005 A KR 1020220053005A KR 20220053005 A KR20220053005 A KR 20220053005A KR 20230153150 A KR20230153150 A KR 20230153150A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
port
coolant
refrigerant
heat exchanger
flow control
Prior art date
Application number
KR1020220053005A
Other languages
English (en)
Inventor
김형섭
김만희
김윤한
김준호
이세민
박봉준
Original Assignee
현대위아 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 현대위아 주식회사 filed Critical 현대위아 주식회사
Priority to KR1020220053005A priority Critical patent/KR20230153150A/ko
Priority to US18/307,689 priority patent/US20230349605A1/en
Priority to CN202310466139.4A priority patent/CN116968514A/zh
Priority to DE102023110933.2A priority patent/DE102023110933A1/de
Publication of KR20230153150A publication Critical patent/KR20230153150A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • 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
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions
    • 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
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning 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
    • B60H1/00642—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
    • 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
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
    • 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
    • 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
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2225—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating air
    • 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
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
    • 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
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3227—Cooling devices using compression characterised by the arrangement or the type of heat exchanger, e.g. condenser, evaporator
    • 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
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • 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
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32284—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
    • 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
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3229—Cooling devices using compression characterised by constructional features, e.g. housings, mountings, conversion systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • 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
    • B60H2001/3269—Cooling devices output of a control signal
    • B60H2001/3285—Cooling devices output of a control signal related to an expansion 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
    • B60H2001/3286—Constructional features
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2304/00—Optimising design; Manufacturing; Testing
    • B60Y2304/01—Minimizing space with more compact designs or arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2304/00—Optimising design; Manufacturing; Testing
    • B60Y2304/05—Reducing production costs, e.g. by redesign
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2507—Flow-diverting valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2515—Flow valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명에서는 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드의 효율성을 확보하고, 열관리 모드의 구현을 위한 밸브 및 배관을 감소시켜 제조 단가가 감소되며 패키지가 축소되는 모빌리티용 통합 열관리 시스템이 소개된다.

Description

모빌리티용 통합 열관리 시스템 {INTEGRATED THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR MOBILITY}
본 발명은 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드의 효율성을 확보하고, 열관리 모드의 구현을 위한 밸브 및 배관을 축소시켜 제조 단가가 감소되며 패키지가 축소되는 모빌리티용 통합 열관리 시스템에 관한 것이다.
최근 내연기관 차량의 환경적인 이슈로 인하여 전기차 등이 친환경 차량으로 보급이 확대되는 추세이다. 그러나 기존의 내연기관 차량의 경우 엔진의 폐열을 통하여 실내를 난방할 수 있어 별도의 난방을 위한 에너지가 필요치 않았지만, 전기차 등의 경우 엔진이 없어 열원이 없기 때문에 별도의 에너지를 통하여 난방을 수행하여 하고, 이로 인하여 연비가 하락하는 문제를 가지고 있다. 그리고 이 점은 전기차의 주행가능거리를 단축시켜 잦은 충전이 필요하게 되는 등 불편함을 주고 있는 것이 사실이다.
한편, 차량의 전동화로 인하여 차량의 실내뿐만 아니라, 고전압배터리, 모터 등의 전장부품들의 열관리 니즈도 새로이 추가되었다. 즉, 전기차 등의 경우 실내공간과 배터리, 전장부품 들의 경우 각각 공조에 대한 니즈가 상이하고, 이들을 독립적으로 대응하면서도 효율적으로 협업하여 에너지를 최대한 절약할 수 있는 기술이 필요한 것이다. 이에 따라 각각의 구성에 대하여 독립적으로 열관리를 수행하면서 동시에 전체적인 차량의 열관리를 통합하여 열효율을 증대시키고자 차량의 통합 열관리 개념이 제시되고 있다.
이러한 차량의 통합 열관리가 수행되기 위해서는 복잡한 냉각수라인들과 부품들을 통합하여 모듈화 할 필요가 있는데, 복수의 부품들을 모듈화 하면서도 제조가 간단하고 패키지적인 측면에서도 컴팩트 한 모듈화의 개념이 필요한 것이다.
또한, 전동화 차량의 경우, 실내 난방 또는 냉방시 효율적인 에너지 관리를 통해 소모되는 전기 에너지를 감소시켜야 함에 따라, 효율적인 실내 냉난방을 위한 기술이 요구된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2014-0147365 A (2014.12.30.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드의 효율성을 확보하고, 열관리 모드의 구현을 위한 밸브 및 배관을 감소시켜 제조 단가가 감소되며, 패키지가 축소되는 모빌리티용 통합 열관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템은 냉매가 순환되며, 압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 실외 컨덴서, 증발기가 포함되고, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 포함된 제1냉매라인; 및 압축기 전단에 마련되어 다른 냉각매체와 열교환되는 열교환기가 포함되고, 실외 컨덴서 전단과 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 열교환기 전단에 연결되며, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 포함된 제2냉매라인;을 포함한다.
제1냉매라인에서 팽창밸브는 제2냉매라인에서 실외 컨덴서의 전단 분기 지점보다 후방에 배치된 것을 특징으로 한다.
제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비된 것을 특징으로 한다.
제2유량제어밸브는 실외 컨덴서의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 한다.
열관리 모드에 따라 압축기, 팽창밸브, 제1유량제어밸브, 제2유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 열교환기를 통해 냉각매체의 냉각시, 팽창밸브의 경우 개방되고, 제1유량제어밸브의 경우 제2포트가 폐쇄되며 제1팽창기가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제5포트와 제6포트가 개방되며 제2팽창기의 경우 팽창 동작되는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 냉방시, 팽창밸브의 경우 개방되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제3포트가 개방되며 제1팽창기가 팽창 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트가 폐쇄되며 제2팽창기가 폐쇄 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방시, 팽창밸브의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제2포트가 개방되며 제1팽창기가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트와 제6포트가 개방되며 제2팽창기가 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방시, 팽창밸브의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제2포트가 개방되며 제1팽창기가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트가 폐쇄되며 제2팽창기가 폐쇄 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방시, 팽창밸브의 경우 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트와 제6포트가 개방되며 제2팽창기가 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어기는 실내 난방 및 제습시, 팽창밸브의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제3포트가 개방되며 제1팽창기가 팽창 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트가 폐쇄되며 제2팽창기가 폐쇄 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템은 제1워터펌프, 전장부품, 열교환기, 제1라디에이터, 리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 냉각수가 전장부품, 열교환기, 제1라디에이터에 선택적으로 유통되도록 하는 제1냉각수밸브가 마련된 제1냉각수라인; 제2워터펌프, 배터리, 열교환기, 제2라디에이터, 리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 냉각수가 배터리, 열교환기, 제2라디에이터에 선택적으로 유통되도록 하는 제2냉각수밸브가 마련된 제2냉각수라인; 압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 실외 컨덴서, 증발기에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 마련된 제1냉매라인; 및 실외 컨덴서 전단과 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 열교환기 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 마련된 제2냉매라인;을 포함한다.
제1냉각수밸브는 제1라디에이터 측 제1냉각수포트, 열교환기 측 제2냉각수포트, 전장부품 측 제3냉각수포트가 구성되고, 제2냉각수밸브는 제2라디에이터 측 제4냉각수포트, 열교환기 측 제5냉각수포트, 배터리 측 제6냉각수포트가 구성된 것을 특징으로 한다.
제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비되며, 제2유량제어밸브는 실외 컨덴서의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템은 제1워터펌프, 전장부품, 제1열교환기, 제1라디에이터, 제1리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제1열교환기와 제1라디에이터 사이에 제1냉각수밸브가 마련된 제1냉각수라인; 제2워터펌프, 배터리, 제2열교환기, 제2열교환기에 냉각수가 유통되도록 구성된 제2냉각수라인; 제3워터펌프, 제2라디에이터, 제2리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제2냉각수밸브를 매개로 제2냉각수라인에 연결된 제3냉각수라인; 압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 제1열교환기, 실외 컨덴서, 증발기에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 마련된 제1냉매라인; 및 제1열교환기 전단과 실외 컨덴서 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 제2열교환기 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 마련된 제2냉매라인;을 포함한다.
제1냉각수밸브는 제1라디에이터 전단 측 제1냉각수포트, 제1라디에이터 후단 측 제2냉각수포트, 제1열교환기 측 제3냉각수포트가 구성되고, 제2냉각수밸브는 배터리 전단 측 제4냉각수포트, 배터리 후단 측 제5냉각수포트, 제2라디에이터 측 제6냉각수포트가 구성된 것을 특징으로 한다.
제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비되며, 제2유량제어밸브는 제1열교환기의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 제2열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 모빌리티용 통합 열관리 시스템은 제1워터펌프, 전장부품, 제1열교환기, 라디에이터, 리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제1열교환기와 라디에이터 사이에 제1냉각수밸브가 마련된 제1냉각수라인; 제2워터펌프, 배터리, 제2열교환기에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제2냉각수밸브를 매개로 제1냉각수라인에 연결된 제2냉각수라인; 압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 제1열교환기, 실외 컨덴서, 증발기에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 마련된 제1냉매라인; 및 제1열교환기 전단과 실외 컨덴서 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 제2열교환기 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 마련된 제2냉매라인;을 포함한다.
제1냉각수밸브는 라디에이터 전단 측 제1냉각수포트, 라디에이터 후단 측 제2냉각수포트, 제1열교환기 측 제3냉각수포트가 구성되고, 제2냉각수밸브는 배터리 측 제4냉각수포트, 제2열교환기 측 제5냉각수포트, 전장부품 측 제6냉각수포트, 라디에이터의 후단 측 제7냉각수포트가 구성된 것을 특징으로 한다.
제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비되며, 제2유량제어밸브는 제1열교환기의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 제2열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모빌리티용 통합 열관리 시스템은 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드의 효율성을 확보하고, 열관리 모드의 구현을 위한 밸브 및 배관을 감소시켜 제조 단가가 감소되며 패키지가 축소된다.
도 1은 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 열교환기를 통해 냉각매체의 냉각을 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 실내 냉방을 나타낸 도면.
도 5는 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 일실시예에 따른 실내 난방을 나타낸 도면.
도 6은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 다른 실시예에 따른 실내 난방을 나타낸 도면.
도 7은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 또 다른 실시예에 따른 실내 난방을 나타낸 도면.
도 8은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 일실시예에 따른 전체 회로도.
도 10은 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 다른 실시예에 따른 전체 회로도.
도 11은 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 또 다른 실시예에 따른 전체 회로도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 구성도이며, 도 3은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 열교환기를 통해 냉각매체의 냉각을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 실내 냉방을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 일실시예에 따른 실내 난방을 나타낸 도면이다.
또한, 도 6은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 다른 실시예에 따른 실내 난방을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 또 다른 실시예에 따른 실내 난방을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 실내 난방 및 제습을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 일실시예에 따른 전체 회로도이다.
또한, 도 10은 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 다른 실시예에 따른 전체 회로도이고, 도 11은 본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템의 또 다른 실시예에 따른 전체 회로도이다.
본 발명에 따른 모빌리티용 통합 열관리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매가 순환되며, 압축기(11), 실내 컨덴서(12), 팽창밸브(13), 실외 컨덴서(14), 증발기(15)가 포함되고, 실외 컨덴서(14)와 증발기(15) 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브(16)가 포함된 제1냉매라인(10); 및 압축기(11) 전단에 마련되어 다른 냉각매체와 열교환되는 열교환기(21)가 포함되고, 실외 컨덴서(14) 전단과 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 열교환기(21) 전단에 연결되며, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브(22)가 포함된 제2냉매라인(20);을 포함한다.
본 발명에서 제1냉매라인(10)과 제2냉매라인(20)은 냉매를 공유하며, 냉매의 순환을 통해 난방공기 또는 냉방공기를 형성할 수 있다.
즉, 압축기(11)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실내 컨덴서(12)를 통해 공기와 열교환하여 난방공기를 형성할 수 있다. 여기서, 실내 컨덴서(12)와 더불어 PTC히터(H)가 더 구성되어 실내 난방열을 보충하여 난방공기의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명은 증발기(15)를 통해 냉방공기를 제공할 수 있다. 이렇게, 실내 컨덴서(12)와 증발기(15)를 통해 생성된 난방공기 및 냉방공기는 공조기를 통해 실내에 토출되어, 실내의 요구 온도에 따른 공조공기를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명은 냉매라인을 제1냉매라인(10)과 제2냉매라인(20)으로 분기하고, 제1냉매라인(10)에 실외 컨덴서(14)가 마련되며, 제2냉매라인(20)에 열교관기가 배치됨에 따라 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)가 병렬 배치 구조를 이룬다. 이를 통해, 본 발명은 제1유량제어밸브(16)와 제2유량제어밸브(22)의 냉매 흐름 및 팽창 여부를 조절함으로써, 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드를 효율적으로 구현할 수 있다.
즉, 종래에는 실외 컨덴서에서 전장부품의 폐열 회수를 위하여 냉매의 증발이 용이하게 하는 팽창밸브, 실외 컨덴서의 전단에서 냉매를 선택적으로 바이패스 시키는 방향전환 밸브, 배터리 냉각수 냉각을 위하여 냉매를 증발이 용이하게 하는 팽창밸브, 실내 습기제거를 위하여 증발기로 냉매를 바이패스 시키는 차단 밸브, 증발기에서 실내 공기 냉각을 위하여 냉매의 증발이 용이하게 하는 팽창밸브가 각각 구비되어야 함에 따라, 다수의 팽창밸브와 방향전환 밸브가 요구되고 이를 연결하는 다수의 냉매 배관이 증가하여 차량의 제조원가가 상승하고 엔진룸 공간활용도가 저하된다. 특히, 히트펌프를 통한 난방시, 냉매의 증발을 도모하는 열교환기와 공냉컨덴서가 직렬로 배치되어 냉매의 압력이 증가하고 냉매 온도가 상승하여 난방 효율이 낮아지는 문제가 있다.
그러나 본 발명은 냉매라인을 제1냉매라인(10)과 제2냉매라인(20)으로 분기하고, 제1냉매라인(10)에 실외 컨덴서(14)가 마련되며, 제2냉매라인(20)에 열교관기가 배치됨에 따라 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)가 병렬 배치 구조를 이룸으로써, 냉매가 실외 컨덴서(14) 이후 반드시 열교환기(21)를 통과해야 하는 종래의 냉매 회로에 대비하여 냉매 배관이 짧아지고, 그에 따라 냉매 저항이 감소되어 난방 효율이 증대된다.
즉, 제1냉매라인(10)에서 제2냉매라인(20)이 바이패스 경로를 형성하고, 제1유량제어밸브(16)와 제2유량제어밸브(22)가 냉매의 유통흐름 및 팽창 여부를 전환함으로써, 실내 난방시 냉매가 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)에 모두 유통되거나, 어느 하나에 선택적으로 유통됨으로써, 각종 상황에 맞춰 실내 난방에 따른 열관리를 효율적으로 수행할 수 있다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 제1냉매라인(10)에서 팽창밸브(13)는 제2냉매라인(20)에서 실외 컨덴서(14)의 전단 분기 지점보다 후방에 배치된다. 즉, 팽창밸브(13)는 완전 개방, 팽창 개방, 폐쇄 동작 여부에 따라 제1냉매라인(10)에 유통되는 냉매가 실외 컨덴서(14)에 유통되거나 제2냉매라인(20)으로 유통되도록 한다. 이에 따라, 팽창밸브(13)가 완전 개방 또는 팽창 개방 동작시 냉매가 실외 컨덴서(14)로 유통되어 외부 공기와 열교환이 수행될 수 있고, 폐쇄 동작시 냉매가 제1냉매라인(10)에서 제2냉매라인(20)으로 유통될 수 있다.
한편, 제1유량제어밸브(16)는 실외 컨덴서(14) 측의 제1포트(16a)와, 압축기(11) 측의 제2포트(16b)와, 증발기(15) 측의 제3포트(16c)가 구성되고, 제3포트(16c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기(16d)가 구비된다.
이렇게, 제1유량제어밸브(16)는 3웨이 밸브로 구성될 수 있으며, 제1포트(16a), 제2포트(16b), 제3포트(16c)의 개폐 여부에 실외 컨덴서(14)를 통과한 냉매가 압축기(11) 또는 증발기(15)에 선택적으로 유통될 수 있다. 특히, 제1유량제어밸브(16)의 증발기(15) 측인 제3포트(16c)에는 제1팽창기(16d)가 구비됨으로써, 제3포트(16c)를 통해 유통되는 냉매의 경우 제1팽창기(16d)에 의해 팽창되어 증발기(15)로 유통되거나, 유통이 차단될 수 있다. 이러한 제1팽창기(16d)는 제3포트(16c)측에 일체로 구성되거나, 제1냉매라인(10)에서 이격되게 마련될 수 있다.
한편, 제2유량제어밸브(22)는 실외 컨덴서(14)의 전단 측 제4포트(22a)와 실외 컨덴서(14)의 후단 측 제5포트(22b)와 열교환기(21) 측 제6포트(22c)로 구성되고, 제6포트(22c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기(22d)가 구비된다.
이렇게, 제2유량제어밸브(22)는 3웨이 밸브로 구성될 수 있으며, 제4포트(22a), 제5포트(22b), 제6포트(22c)의 개폐 여부에 제1냉매라인(10)에서 실외 컨덴서(14)에 유통 전의 냉매 또는 유통 후의 냉매가 열교환기(21)에 선택적으로 유통될 수 있다. 특히, 제2유량제어밸브(22)의 열교환기(21) 측인 제6포트(22c)에는 제2팽창기(22d)가 구비됨으로써, 제6포트(22c)를 통해 유통되는 냉매는 제2팽창기(22d)에 의해 팽창되어 열교환기(21)로 유통되거나, 유통이 차단될 수 있다. 이러한 제2팽창기(22d)는 제6포트(22c) 측에 일체로 구성되거나, 제2냉매라인(20)에서 이격되게 마련될 수 있다.
상술한 압축기(11), 팽창밸브(13), 제1유량제어밸브(16), 제2유량제어밸브(22)는 제어기(100);를 통해 열관리 모드에 따라 제어되어 동작이 결정될 수 있다. 여기서, 열관리 모드란 전장부품(32)의 냉각/승온 모드, 배터리(42)의 냉각/승온 모드, 실내의 냉방/난방 모드를 포함할 수 있다. 특히, 본 발명은 히트펌프를 통해 난방을 구현함에 있어서, 냉매 회로를 단축하고, 밸브 구조를 간소화하며, 난방 모드의 효율성이 확보된다.
상술한 본 발명에 따른 구성을 통해, 하기와 같이 열관리 모드에 따른 실시예를 수행할 수 있다. 이에 대해서 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어기(100)는 열교환기(21)를 통해 냉각매체의 냉각시, 팽창밸브(13)의 경우 개방되고, 제1유량제어밸브(16)의 경우 제2포트(16b)가 폐쇄되며 제1팽창기(16d)가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브(22)의 경우 제5포트(22b)와 제6포트(22c)가 개방되며 제2팽창기(22d)의 경우 팽창 동작된다.
여기서, 냉각매체는 냉각수가 될 수 있으며, 배터리(42) 또는 전장부품(32)을 냉각시킨 후 열교환기(21)를 통해 냉매와 열교환됨으로써 배터리(42) 또는 전장부품(32)을 냉각할 수 있도록 온도가 조절된다.
이처럼, 냉각매체를 냉각시, 제1유량제어밸브(16)는 제2포트(16b)가 폐쇄되고 제1팽창기(16d)가 폐쇄 동작됨에 따라 증발기(15) 측으로 냉매의 유통이 차단된다. 또한, 압축기(11)를 통해 압축된 냉매가 실내 컨덴서(12)를 통과한 후 제2유량제어밸브(22)의 제5포트(22b) 및 제6포트(22c)를 통해 열교환기(21) 측으로 유통된다. 이때, 제2유량제어밸브(22)에서 제2팽창기(22d)는 팽창 동작됨에 따라 열교환기(21)에서 냉각매체의 열이 흡수되어, 배터리(42) 또는 전장부품(32)을 냉각할 수 있도록 온도가 조절된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어기(100)는 실내 냉방시, 팽창밸브(13)의 경우 개방되고, 제1유량제어밸브(16)의 경우 제1포트(16a)와 제3포트(16c)가 개방되며 제1팽창기(16d)가 팽창 동작되고, 제2유량제어밸브(22)의 경우 제4포트(22a)가 폐쇄되며 제2팽창기(22d)가 폐쇄 동작되도록 제어한다.
즉, 실내 냉방시, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 팽창밸브(13)가 개방되고, 제2유량제어밸브(22)의 제4포트(22a)가 폐쇄됨에 따라 실내 컨덴서(12) 및 실외 컨덴서(14)를 통과하여 응축된다. 여기서, 제2유량제어밸브(22)의 제2팽창기(22d)는 폐쇄 동작되어 열교환기(21) 측으로 냉매의 유통이 차단된다. 또한, 제1유량제어밸브(16)는 제1포트(16a)와 제3포트(16c)가 개방되고, 제1팽창기(16d)가 팽창 동작됨에 따라, 증발기(15)에서 외기 열이 흡수되어, 냉각공기를 형성한다. 이로 인해, 실내 냉방에서 요구되는 냉방공기를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 실내 난방시 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)의 효율적인 운용을 통해, 실내 난방시 다양한 상황별로 에너지 효율을 확보할 수 있다.
실내 난방에 따른 일실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어기(100)는 실내 난방시, 팽창밸브(13)의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브(16)의 경우 제1포트(16a)와 제2포트(16b)가 개방되며 제1팽창기(16d)가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브(22)의 경우 제4포트(22a)와 제6포트(22c)가 개방되며 제2팽창기(22d)가 팽창 동작되도록 제어한다.
즉, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내 컨덴서(12)에서 외기에 열을 제공함에 따라 난방공기가 형성되도록 한다. 이후, 팽창밸브(13)가 개방됨에 따라 일부 냉매가 실외 컨덴서(14)에서는 증발 작용에 의해 외부 열을 흡열하고, 나머지 냉매가 제2유량제어밸브(22)의 제4포트(22a) 및 제6포트(22c)를 통해 열교환기(21) 측으로 유통된다. 여기서, 제2유량제어밸브(22)의 제2팽창기(22d)는 팽창 동작됨에 따라, 열교환기(21)에서 냉각매체의 열을 흡열한다. 이와 같이, 냉매는 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)를 통해 열을 흡열함에 따라, 압축기(11)로 재순환되어 실내 컨덴서(12)로 유통시 난방을 위한 열이 확보되어 난방 효율이 향상된다.
한편, 실내 난방에 따른 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어기(100)는 실내 난방시, 팽창밸브(13)의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브(16)의 경우 제1포트(16a)와 제2포트(16b)가 개방되며 제1팽창기(16d)가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브(22)의 경우 제4포트(22a)가 폐쇄되며 제2팽창기(22d)가 폐쇄 동작되도록 제어한다.
즉, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내 컨덴서(12)에서 외기에 열을 제공함에 따라 난방공기가 형성되도록 한다. 이후, 팽창밸브(13)가 개방됨에 따라 냉매가 실외 컨덴서(14)에서 증발 작용에 의해 외부 열을 흡열한 후 압축기(11)로 재순환됨으로써 실내 컨덴서(12)에서 난방을 위한 열이 확보되어 난방 효율이 향상된다. 또한, 이에 따른 난방 실시예에서는 실외 컨덴서(14)를 통해 외기의 열만을 흡수하여 난방 효율을 확보하는 것으로, 열교환기(21)를 통해 냉각매체와 열교환이 수행되지 않음에 따라 전장부품(32) 또는 배터리(42)의 온도, 실외 컨덴서(14)를 통한 외기와 열교환 효율에 따라 해당 모드가 선택적으로 수행될 수 있다.
또한, 실내 난방에 따른 또 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어기(100)는 실내 난방시, 팽창밸브(13)의 경우 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브(22)의 경우 제4포트(22a)와 제6포트(22c)가 개방되며 제2팽창기(22d)가 팽창 동작되도록 제어한다.
즉, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내 컨덴서(12)에서 외기에 열을 제공함에 따라 난방공기가 형성되도록 한다. 이후, 팽창밸브(13)가 폐쇄 동작됨에 따라 냉매가 제1냉매라인(10)에서 제2냉매라인(20)으로 유통되고, 제2유량제어밸브(22)의 제4포트(22a)와 제6포트(22c)가 개방되며 제2팽창기(22d)가 팽창됨으로써, 열교환기(21)에서 냉각매체의 열을 흡열하여 실내 컨덴서(12)를 통한 난방 효율이 향상된다. 또한, 이에 따른 난방 실시예에서는 열교환기(21)를 통해 냉각매체의 열만을 흡수하여 난방 효율을 확보하는 것으로, 열교환기(21)를 통해 냉각매체와 열교환이 수행됨으로써, 전장부품(32) 또는 배터리(42)의 온도, 실외 컨덴서(14)를 통한 외기와 열교환 효율에 따라 해당 모드가 선택적으로 수행될 수 있다.
한편, 제어기(100)는 실내 난방 및 제습시, 팽창밸브(13)의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브(16)의 경우 제1포트(16a)와 제3포트(16c)가 개방되며 제1팽창기(16d)가 팽창 동작되고, 제2유량제어밸브(22)의 경우 제4포트(22a)가 폐쇄되며 제2팽창기(22d)가 폐쇄 동작되도록 제어할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내 컨덴서(12)에서 외기에 열을 제공함에 따라 난방공기가 형성되도록 한다. 또한, 팽창밸브(13)가 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브(16)의 제1포트(16a)와 제3포트(16c)가 개방됨으로써 증발기(15)를 통해 실내공기가 제습된다. 여기서, 팽창밸브(13)를 팽창시켜 실외 컨덴서(14)에서 일정량의 증발이 수행됨에 따라, 증발기(15)에서 공조공기를 과냉각시킴에 따른 이질감이 해소되고, 실내에서 요구되는 난방 공기를 제공할 수 있다. 이로 인해, 실내 난방 및 제습에 따른 공조공기를 실내에 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제1냉매라인(10)과 제2냉매라인(20)이 분기되고, 제1냉매라인(10)에 실외 컨덴서(14)가 마련되며, 제2냉매라인(20)에 열교환기(21)가 배치됨에 따라 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)가 병렬 배치 구조를 이룸으로써, 제1유량제어밸브(16)와 제2유량제어밸브(22)의 냉매 흐름 및 팽창 여부를 조절하여 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드를 효율적으로 구현할 수 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1워터펌프(31), 전장부품(32), 열교환기(21), 제1라디에이터(33), 리저버(R)에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 냉각수가 전장부품(32), 열교환기(21), 제1라디에이터(33)에 선택적으로 유통되도록 하는 제1냉각수밸브(34)가 마련된 제1냉각수라인(30); 제2워터펌프(41), 배터리(42), 열교환기(21), 제2라디에이터(43), 리저버(R)에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 냉각수가 배터리(42), 열교환기(21), 제2라디에이터(43)에 선택적으로 유통되도록 하는 제2냉각수밸브(45)가 마련된 제2냉각수라인(40); 압축기(11), 실내 컨덴서(12), 팽창밸브(13), 실외 컨덴서(14), 증발기(15)에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서(14)와 증발기(15) 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브(16)가 마련된 제1냉매라인(10); 및 실외 컨덴서(14) 전단과 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 열교환기(21) 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브(22)가 마련된 제2냉매라인(20);을 포함한다.
이처럼, 제1냉각수라인(30)에는 제1워터펌프(31)의 동작시 냉각수가 전장부품(32), 열교환기(21), 제1라디에이터(33)에 순환되면서 열교환되고, 제2냉각수라인(40)에는 제2워터펌프(41)의 동작시 냉각수가 배터리(42), 열교환기(21)를 순환하면서 열교환된다. 여기서, 제2냉각수라인(40)에는 수가열히터(44)가 더 마련되어, 제2냉각수라인(40)에 순환되는 냉각수의 온도를 조절할 수 있다.
또한, 제1냉각수라인(30)에 구비된 제1냉각수밸브(34)에 의해, 제1냉각수라인(30)에서 제1라디에이터(33)에 유통되는 냉각수의 흐름이 선택적으로 허용된다.
또한, 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)은 제2냉각수밸브(45)를 매개로 연결되어, 제2냉각수밸브(45)의 냉각수 흐름 제어에 따라, 냉각수가 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)에서 개별적으로 순환되거나, 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)에 통합되어 순환될 수 있다.
즉, 제1냉각수밸브(34)는 제1라디에이터(33) 측 제1냉각수포트(34a), 열교환기(21) 측 제2냉각수포트(34b), 전장부품(32) 측 제3냉각수포트(34c)가 구성되고, 제2냉각수밸브(45)는 제2라디에이터(43) 측 제4냉각수포트(45a), 열교환기(21) 측 제5냉각수포트(45b), 배터리(42) 측 제6냉각수포트(45c)가 구성될 수 있다.
또한, 제1유량제어밸브는 실외 컨덴서(14) 측의 제1포트(16a)와, 압축기(11) 측의 제2포트(16b)와, 증발기(15) 측의 제3포트(16c)가 구성되고, 제3포트(16c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기(16d)가 구비되며, 제2유량제어밸브(22)는 실외 컨덴서(14)의 전단 측 제4포트(22a)와 실외 컨덴서(14)의 후단 측 제5포트(22b)와 열교환기(21) 측 제6포트(22c)로 구성되고, 제6포트(22c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기(22d)가 구비될 수 있다.
본 발명은 제1냉각수밸브(34), 제2냉각수밸브(45), 제1유량제어밸브(16), 제2유량제어밸브(22)의 제어를 통해, 전장부품(32)을 외기로 냉각하거나, 배터리(42)를 냉각하거나, 실내 냉방 또는 난방하는 등의 열관리 모드를 구현할 수 있다.
또한, 전장부품(32)의 냉각을 위한 제1라디에이터(33)와 배터리(42)의 냉각을 위한 제2라디에이터(43)가 구성됨에 따라 전장부품(32)과 배터리(42)의 냉각 성능이 확보되며, 제2냉각수밸브(45)를 제어하여 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)을 직렬 또는 병렬로 연결 가능함으로써, 하나의 리저버(R)만으로 필요 냉각수를 가용할 수 있다.
아울러, 본 발명은 실외 컨덴서(14)가 마련되는 제1냉매라인(10)과 열교환기(21)가 마련되는 제2냉매라인(20)이 분기됨으로써, 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)가 병렬 배치 구조를 이룸에 따라, 제1유량제어밸브(16)와 제2유량제어밸브(22)의 냉매 흐름 및 팽창 여부를 조절하여 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드를 효율적으로 구현할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1워터펌프(31), 전장부품(32), 제1열교환기(21a), 제1라디에이터(33), 제1리저버(R1)에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제1열교환기(21a)와 제1라디에이터(33) 사이에 제1냉각수밸브(34)가 마련된 제1냉각수라인(30); 제2워터펌프(41), 배터리(42), 제2열교환기(21b), 제2열교환기(21b)에 냉각수가 유통되도록 구성된 제2냉각수라인(40); 제3워터펌프(51), 제2라디에이터(43), 제2리저버(R2)에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제2냉각수밸브(45)를 매개로 제2냉각수라인(40)에 연결된 제3냉각수라인(50); 압축기(11), 실내 컨덴서(12), 팽창밸브(13), 제1열교환기(21a), 실외 컨덴서(14), 증발기(15)에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서(14)와 증발기(15) 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브(16)가 마련된 제1냉매라인(10); 및 제1열교환기(21a) 전단과 실외 컨덴서(14) 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 제2열교환기(21b) 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브(22)가 마련된 제2냉매라인(20);을 포함한다.
여기서, 제1열교환기(21a)는 냉매와 제1냉각수라인(30) 내의 냉각수가 열교환되도록 구성되고, 제2열교환기(21b)는 냉매와 제2냉각수라인(40) 내의 냉각수가 열교환되도록 마련된다. 또한, 각각의 냉각수라인에서 리저버(R)가 복수로 구성됨에 따라, 각각의 냉각수라인에서 냉각수 관리가 용이하다. 또한, 제1리저버(R1)는 제1워터펌프(31)의 전방에 배치되고, 제2리저버(R2)는 제3워터펌프(51)의 전방에 배치됨으로써 각 냉각수라인에서 각 워터펌프와 리저버(R)의 설치 위치를 분리하여 구성 가능함에 따라 전체 모듈 패키지를 구성하기가 용이하다. 또한, 각각의 리저버(R)가 각 워터펌프의 전단에 배치됨에 따라 각 리저버(R)를 통한 공기빼기 성능이 향상되고, 리저버(R)와 밸브를 통합 모듈로 구성하기가 용이하다.
이처럼, 제1냉각수라인(30)에는 제1워터펌프(31)의 동작시 냉각수가 전장부품(32), 제1열교환기(21a), 제1라디에이터(33)에 순환되면서 열교환되고, 제2냉각수라인(40)에는 제2워터펌프(41)의 동작시 냉각수가 배터리(42), 열교환기(21)를 순환하면서 열교환된다. 여기서, 제2냉각수라인(40)에는 수가열히터(44)가 더 마련되어, 제2냉각수라인(40)에 순환되는 냉각수의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 제3냉각수라인(50)에는 제3워터펌프(51)의 동작시 냉각수가 제2라디에이터(43) 및 제2리저버(R2)에 순환되면서 열교환되며, 제2냉각수밸브(45)를 매개로 제2냉각수라인(40)에 연결됨으로써, 제2냉각수밸브(45)의 냉각수 흐름 제어에 따라, 냉각수가 제2냉각수라인(40)과 제3냉각수라인(50)에서 개별적으로 순환되거나, 제2냉각수라인(40)과 제3냉각수라인(50)에 통합되어 순환될 수 있다. 즉, 이러한 실시예에서는 전장부품(32)과 배터리(42)의 온도 관리를 위한 냉각수를 구분한 것이다.
이에 따른 제1냉각수밸브(34)는 제1라디에이터(33) 전단 측 제1냉각수포트(34a), 제1라디에이터(33) 후단 측 제2냉각수포트(34b), 제1열교환기(21a) 측 제3냉각수포트(34c)가 구성되고, 제2냉각수밸브(45)는 배터리(42) 전단 측 제4냉각수포트(45a), 제2열교환기(21b) 후단 측 제5냉각수포트(45b), 제2라디에이터(43) 측 제6냉각수포트(45c)가 구성될 수 있다.
또한, 제1유량제어밸브(16)는 실외 컨덴서(14) 측의 제1포트(16a)와, 압축기(11) 측의 제2포트(16b)와, 증발기(15) 측의 제3포트(16c)가 구성되고, 제3포트(16c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기(16d)가 구비되며, 제2유량제어밸브(22)는 제1열교환기(21a)의 전단 측 제4포트(22a)와 실외 컨덴서(14)의 후단 측 제5포트(22b)와 제2열교환기(21b) 측 제6포트(22c)로 구성되고, 제6포트(22c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기(22d)가 구비될 수 있다.
본 발명은 제1냉각수밸브(34), 제2냉각수밸브(45), 제1유량제어밸브(16), 제2유량제어밸브(22)의 제어를 통해, 전장부품(32)을 외기로 냉각하거나, 배터리(42)를 냉각하거나, 실내 냉방 또는 난방하는 등의 열관리 모드를 구현할 수 있다.
또한, 전장부품(32)의 냉각을 위한 제1라디에이터(33)와 배터리(42)의 냉각을 위한 제2라디에이터(43)가 구성됨에 따라 전장부품(32)과 배터리(42)의 냉각 성능이 확보된다.
아울러, 본 발명은 실외 컨덴서(14)가 마련되는 제1냉매라인(10)과 열교환기(21)가 마련되는 제2냉매라인(20)이 분기됨으로써, 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)가 병렬 배치 구조를 이룸에 따라, 제1유량제어밸브(16)와 제2유량제어밸브(22)의 냉매 흐름 및 팽창 여부를 조절하여 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드를 효율적으로 구현할 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1워터펌프(31), 전장부품(32), 제1열교환기(21a), 라디에이터, 리저버(R)에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제1열교환기(21a)와 라디에이터 사이에 제1냉각수밸브(34)가 마련된 제1냉각수라인(30); 제2워터펌프(41), 배터리(42), 제2열교환기(21b)에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제2냉각수밸브(45)를 매개로 제1냉각수라인(30)에 연결된 제2냉각수라인(40); 압축기(11), 실내 컨덴서(12), 팽창밸브(13), 제1열교환기(21a), 실외 컨덴서(14), 증발기(15)에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서(14)와 증발기(15) 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브(16)가 마련된 제1냉매라인(10); 및 제1열교환기(21a) 전단과 실외 컨덴서(14) 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 제2열교환기(21b) 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브(22)가 마련된 제2냉매라인(20);을 포함한다.
이처럼, 제1냉각수라인(30)에는 제1워터펌프(31)의 동작시 냉각수가 전장부품(32), 열교환기(21), 제1라디에이터(33)에 순환되면서 열교환되고, 제2냉각수라인(40)에는 제2워터펌프(41)의 동작시 냉각수가 배터리(42), 열교환기(21)를 순환하면서 열교환된다. 여기서, 제2냉각수라인(40)에는 수가열히터(44)가 더 마련되어, 제2냉각수라인(40)에 순환되는 냉각수의 온도를 조절할 수 있다.
또한, 제1냉각수라인(30)에 구비된 제1냉각수밸브(34)에 의해, 제1냉각수라인(30)에서 제1라디에이터(33)에 유통되는 냉각수의 흐름이 선택적으로 허용된다.
또한, 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)은 제2냉각수밸브(45)를 매개로 연결되어, 제2냉각수밸브(45)의 냉각수 흐름 제어에 따라, 냉각수가 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)에서 개별적으로 순환되거나, 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)에 통합되어 순환될 수 있다.
특히, 라디에이터가 하나로 통합되고, 제2냉각수밸브(45)를 제어하여 제1냉각수라인(30)과 제2냉각수라인(40)을 직렬 또는 병렬로 연결 가능함으로써, 하나의 리저버(R)만으로 필요 냉각수를 가용할 수 있다.
여기서, 제1냉각수밸브(34)는 라디에이터 전단 측 제1냉각수포트(34a), 라디에이터 후단 측 제2냉각수포트(34b), 제1열교환기(21a) 측 제3냉각수포트(34c)가 구성되고, 제2냉각수밸브(45)는 배터리(42) 측 제4냉각수포트(45a), 제2열교환기(21b) 측 제5냉각수포트(45b), 전장부품(32) 측 제6냉각수포트(45c), 라디에이터의 후단 측 제7냉각수포트(45d)가 구성된다.
또한, 제1유량제어밸브(16)는 실외 컨덴서(14) 측의 제1포트(16a)와, 압축기(11) 측의 제2포트(16b)와, 증발기(15) 측의 제3포트(16c)가 구성되고, 제3포트(16c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기(16d)가 구비되며, 제2유량제어밸브(22)는 제1열교환기(21a)의 전단 측 제4포트(22a)와 실외 컨덴서(14)의 후단 측 제5포트(22b)와 제2열교환기(21b) 측 제6포트(22c)로 구성되고, 제6포트(22c)의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기(22d)가 구비된다.
이를 통해, 본 발명은 제1냉각수밸브(34), 제2냉각수밸브(45), 제1유량제어밸브(16), 제2유량제어밸브(22)의 제어를 통해, 전장부품(32)을 외기로 냉각하거나, 배터리(42)를 냉각하거나, 실내 냉방 또는 난방하는 등의 열관리 모드를 구현할 수 있다.
또한, 전장부품(32)의 냉각을 위한 제1라디에이터(33)와 배터리(42)의 냉각을 위한 제2라디에이터(43)가 구성됨에 따라 전장부품(32)과 배터리(42)의 냉각 성능이 확보된다.
아울러, 본 발명은 실외 컨덴서(14)가 마련되는 제1냉매라인(10)과 열교환기(21)가 마련되는 제2냉매라인(20)이 분기됨으로써, 실외 컨덴서(14)와 열교환기(21)가 병렬 배치 구조를 이룸에 따라, 제1유량제어밸브(16)와 제2유량제어밸브(22)의 냉매 흐름 및 팽창 여부를 조절하여 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드를 효율적으로 구현할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모빌리티용 통합 열관리 시스템은 난방, 냉방, 제습 및 부품들의 냉각을 포함한 각종 열관리 모드의 효율성을 확보하고, 열관리 모드의 구현을 위한 밸브 및 배관을 감소시켜 제조 단가가 감소되고 패키지가 축소된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10:제1냉매라인 11:압축기
12:실내 컨덴서 13:팽창밸브
14:실외 컨덴서 15:증발기
16:제1유량제어밸브 16a:제1포트
16b:제2포트 16c:제3포트
16d:제1팽창기 20:제2냉매라인
21:열교환기 21a:제1열교환기
21b:제2열교환기 22:제2유량제어밸브
22a:제4포트 22b:제5포트
22c:제6포트 22d:제2팽창기
30:제1냉각수라인 31:제1워터펌프
32:전장부품 33:제1라디에이터
34:제1냉각수밸브 34a:제1냉각수포트
34b:제2냉각수포트 34c:제3냉각수포트
40:제2냉각수라인 41:제2워터펌프
42:배터리 43:제2라디에이터
44:수가열히터 45:제2냉각수밸브
45a:제4냉각수포트 45b:제5냉각수포트
45c:제6냉각수포트 45d:제7냉각수포트
50:제3냉각수라인 51:제3워터펌프
100:제어기 H:PTC히터
R:리저버 R1:제1리저버
R2:제2리저버

Claims (20)

  1. 냉매가 순환되며, 압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 실외 컨덴서, 증발기가 포함되고, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 포함된 제1냉매라인; 및
    압축기 전단에 마련되어 다른 냉각매체와 열교환되는 열교환기가 포함되고, 실외 컨덴서 전단과 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 열교환기 전단에 연결되며, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 포함된 제2냉매라인;을 포함하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1냉매라인에서 팽창밸브는 제2냉매라인에서 실외 컨덴서의 전단 분기 지점보다 후방에 배치된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제2유량제어밸브는 실외 컨덴서의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  5. 청구항 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    열관리 모드에 따라 압축기, 팽창밸브, 제1유량제어밸브, 제2유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제어기는 열교환기를 통해 냉각매체의 냉각시, 팽창밸브의 경우 개방되고, 제1유량제어밸브의 경우 제2포트가 폐쇄되며 제1팽창기가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제5포트와 제6포트가 개방되며 제2팽창기의 경우 팽창 동작되는 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    제어기는 실내 냉방시, 팽창밸브의 경우 개방되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제3포트가 개방되며 제1팽창기가 팽창 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트가 폐쇄되며 제2팽창기가 폐쇄 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    제어기는 실내 난방시, 팽창밸브의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제2포트가 개방되며 제1팽창기가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트와 제6포트가 개방되며 제2팽창기가 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    제어기는 실내 난방시, 팽창밸브의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제2포트가 개방되며 제1팽창기가 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트가 폐쇄되며 제2팽창기가 폐쇄 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  10. 청구항 5에 있어서,
    제어기는 실내 난방시, 팽창밸브의 경우 폐쇄 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트와 제6포트가 개방되며 제2팽창기가 팽창 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  11. 청구항 5에 있어서,
    제어기는 실내 난방 및 제습시, 팽창밸브의 경우 팽창 동작되고, 제1유량제어밸브의 경우 제1포트와 제3포트가 개방되며 제1팽창기가 팽창 동작되고, 제2유량제어밸브의 경우 제4포트가 폐쇄되며 제2팽창기가 폐쇄 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  12. 제1워터펌프, 전장부품, 열교환기, 제1라디에이터, 리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 냉각수가 전장부품, 열교환기, 제1라디에이터에 선택적으로 유통되도록 하는 제1냉각수밸브가 마련된 제1냉각수라인;
    제2워터펌프, 배터리, 열교환기, 제2라디에이터, 리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 냉각수가 배터리, 열교환기, 제2라디에이터에 선택적으로 유통되도록 하는 제2냉각수밸브가 마련된 제2냉각수라인;
    압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 실외 컨덴서, 증발기에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 마련된 제1냉매라인; 및
    실외 컨덴서 전단과 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 열교환기 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 마련된 제2냉매라인;을 포함하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    제1냉각수밸브는 제1라디에이터 측 제1냉각수포트, 열교환기 측 제2냉각수포트, 전장부품 측 제3냉각수포트가 구성되고,
    제2냉각수밸브는 제2라디에이터 측 제4냉각수포트, 열교환기 측 제5냉각수포트, 배터리 측 제6냉각수포트가 구성된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비되며,
    제2유량제어밸브는 실외 컨덴서의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  15. 제1워터펌프, 전장부품, 제1열교환기, 제1라디에이터, 제1리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제1열교환기와 제1라디에이터 사이에 제1냉각수밸브가 마련된 제1냉각수라인;
    제2워터펌프, 배터리, 제2열교환기, 제2열교환기에 냉각수가 유통되도록 구성된 제2냉각수라인;
    제3워터펌프, 제2라디에이터, 제2리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제2냉각수밸브를 매개로 제2냉각수라인에 연결된 제3냉각수라인;
    압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 제1열교환기, 실외 컨덴서, 증발기에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 마련된 제1냉매라인; 및
    제1열교환기 전단과 실외 컨덴서 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 제2열교환기 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 마련된 제2냉매라인;을 포함하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    제1냉각수밸브는 제1라디에이터 전단 측 제1냉각수포트, 제1라디에이터 후단 측 제2냉각수포트, 제1열교환기 측 제3냉각수포트가 구성되고,
    제2냉각수밸브는 배터리 전단 측 제4냉각수포트, 배터리 후단 측 제5냉각수포트, 제2라디에이터 측 제6냉각수포트가 구성된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  17. 청구항 15에 있어서,
    제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비되며,
    제2유량제어밸브는 제1열교환기의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 제2열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  18. 제1워터펌프, 전장부품, 제1열교환기, 라디에이터, 리저버에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제1열교환기와 라디에이터 사이에 제1냉각수밸브가 마련된 제1냉각수라인;
    제2워터펌프, 배터리, 제2열교환기에 냉각수가 유통되도록 구성되며, 제2냉각수밸브를 매개로 제1냉각수라인에 연결된 제2냉각수라인;
    압축기, 실내 컨덴서, 팽창밸브, 제1열교환기, 실외 컨덴서, 증발기에 냉매가 유통되도록 구성되며, 실외 컨덴서와 증발기 사이에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1유량제어밸브가 마련된 제1냉매라인; 및
    제1열교환기 전단과 실외 컨덴서 후단에서 각각 분기되어 합류된 후 제2열교환기 전단에 연결되고, 분기된 라인의 합류 지점에 배치되어 냉매의 유통방향 및 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2유량제어밸브가 마련된 제2냉매라인;을 포함하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    제1냉각수밸브는 라디에이터 전단 측 제1냉각수포트, 라디에이터 후단 측 제2냉각수포트, 제1열교환기 측 제3냉각수포트가 구성되고,
    제2냉각수밸브는 배터리 측 제4냉각수포트, 제2열교환기 측 제5냉각수포트, 전장부품 측 제6냉각수포트, 라디에이터의 후단 측 제7냉각수포트가 구성된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
  20. 청구항 18에 있어서,
    제1유량제어밸브는 실외 컨덴서 측의 제1포트와, 압축기 측의 제2포트와, 증발기 측의 제3포트가 구성되고, 제3포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제1팽창기가 구비되며,
    제2유량제어밸브는 제1열교환기의 전단 측 제4포트와 실외 컨덴서의 후단 측 제5포트와 제2열교환기 측 제6포트로 구성되고, 제6포트의 경우 냉매가 선택적으로 팽창되도록 제2팽창기가 구비된 것을 특징으로 하는 모빌리티용 통합 열관리 시스템.
KR1020220053005A 2022-04-28 2022-04-28 모빌리티용 통합 열관리 시스템 KR20230153150A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220053005A KR20230153150A (ko) 2022-04-28 2022-04-28 모빌리티용 통합 열관리 시스템
US18/307,689 US20230349605A1 (en) 2022-04-28 2023-04-26 Integrated thermal management system for mobility
CN202310466139.4A CN116968514A (zh) 2022-04-28 2023-04-26 用于移动设备的集成热管理***
DE102023110933.2A DE102023110933A1 (de) 2022-04-28 2023-04-27 Integriertes wärmemanagementsystem für ein fahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220053005A KR20230153150A (ko) 2022-04-28 2022-04-28 모빌리티용 통합 열관리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230153150A true KR20230153150A (ko) 2023-11-06

Family

ID=88306644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220053005A KR20230153150A (ko) 2022-04-28 2022-04-28 모빌리티용 통합 열관리 시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230349605A1 (ko)
KR (1) KR20230153150A (ko)
CN (1) CN116968514A (ko)
DE (1) DE102023110933A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140147365A (ko) 2013-06-19 2014-12-30 주식회사 두원공조 차량용 통합 열관리 시스템

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021210272A1 (ko) 2020-04-15 2021-10-21

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140147365A (ko) 2013-06-19 2014-12-30 주식회사 두원공조 차량용 통합 열관리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN116968514A (zh) 2023-10-31
US20230349605A1 (en) 2023-11-02
DE102023110933A1 (de) 2023-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7271395B2 (ja) 車両用ヒートポンプシステム
KR101846915B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
KR101846923B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
KR101846924B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
CN112124032B (zh) 车辆的热泵***
JP7185469B2 (ja) 車両の熱管理システム
JP2020179839A (ja) 車両用ヒートポンプシステム
JP2021037931A (ja) 車両用ヒートポンプシステム
CN112074425A (zh) 车用热管理***
KR20170142683A (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
KR20210104354A (ko) 차량용 히트펌프 시스템
KR20200086494A (ko) 열관리 시스템
KR20220040792A (ko) 차량용 히트펌프 시스템
KR20220040791A (ko) 차량용 히트펌프 시스템
KR20220016652A (ko) 차량의 통합 열관리 시스템
CN114347744A (zh) 用于车辆的热管理***
KR20220036260A (ko) 차량용 열관리시스템의 제습방법
KR20210107361A (ko) 차량용 냉난방 시스템
KR102290361B1 (ko) 차량의 통합 열관리 회로
KR101927153B1 (ko) 차량용 히트펌프 시스템
KR20210079741A (ko) 차량용 냉난방 시스템
KR20210070065A (ko) 차량용 히트펌프 시스템
KR20210004565A (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
CN117382379A (zh) 用于车辆的热泵***
KR20230153150A (ko) 모빌리티용 통합 열관리 시스템