KR20240022603A - 자동차용 열 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 자동차용 열 관리 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템은 냉각기(32), 냉각기 회로 펌프(33) 및 제1 열원(35)이 내부에서 직렬로 상호 접속되어 있는 냉각기 회로(31); 칠러(6)와 견인 배터리(46)가 내부에서 직렬로 상호 접속되어 있는 배터리 브랜치(40); 제1 열원(35)의 하류에 배열되어 있고 그곳에서 냉각수가 배터리 브랜치(40) 내로 선택적으로 도입될 수 있는 제1 연결부(39); 배터리 브랜치(40)로부터 제1 열원(35)의 상류에 있는 냉각기 회로(31)의 지점(52)으로 안내되는 제2 연결부(48); 및 제2 연결부(48)와 제1 연결부(39) 사이에서 진행하는 응축기 브랜치(57)를 가지며, 이때 이 응축기 브랜치(57)는 액체 냉각식 응축기(3)를 구비한다. 또한, 본 발명은 이와 같은 열 관리 시스템을 갖춘 자동차에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 온도 조절 순환계 및 이 온도 조절 순환계와 상호 작용하는 냉매 순환계를 갖는 열 관리 시스템에 관한 것이다. 열 관리 시스템은 차량 구성 요소의 온도를 조절하기 위해 그리고 차량 탑승자 공간의 온도를 조절하기 위해 이용된다. 또한, 본 발명은 이와 같은 열 관리 시스템을 갖춘 자동차와도 관련이 있다.
EP 3 711 983 A1호로부터는 청구항 1의 전제부에 따른 열 관리 시스템이 공지되어 있다. 이 열 관리 시스템에서는, 응축기(42) 및 전기 보조 히터(46)를 통한 열 펌프 기능을 이용해서 차량 탑승자 공간의 가열이 이루어진다. 고전압 저장 장치(16)의 가열은 예를 들어 구동 모터(24)의 비효율적인 작동(트리밍)을 통해서 이루어진다. 전기 보조 히터(46) 또는 열 펌프 기능을 통한 고전압 저장 장치의 가열을 위해서는 냉각기(26)가 관류 되어야만 하며, 이와 같은 상황은 주변 환경으로의 열 손실을 야기할 수 있다. 이와 같은 상황은 재차 효율 손실 및 가열 출력 손실로 이어질 수 있다.
그렇기 때문에, 본 발명의 과제는 위에서 언급된 단점을 적어도 부분적으로 해결하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 열 관리 시스템에 의해서 그리고 청구항 14에 따른 자동차에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예는 종속 청구항의 대상이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자동차용 열 관리 시스템이 제공되며, 이 시스템은 다음과 같은 부재들을 갖는다: 냉각기, 냉각기 회로 펌프 및 제1 열원이 내부에서 직렬로 상호 접속되어 있는 냉각기 회로; 칠러(chiller)와 견인 배터리(traction battery)가 내부에서 직렬로 상호 접속되어 있는 배터리 브랜치로서, 이때 칠러는 냉매 순환계로부터 분리된 상태에서 배터리 브랜치에 의해 유체 공학적으로 관류될 수 있으며; 냉각기 회로 내에서 제1 열원의 하류에 그리고 냉각기의 상류에 배열되어 있는 제1 연결부로서, 이때 제1 연결부에서는 제1 밸브 장치에 의해 냉매가 배터리 브랜치 내로 선택적으로 도입될 수 있으며; 배터리 브랜치로부터 냉각기의 하류에 그리고 제1 열원의 상류에 있는 냉각기 회로의 지점으로 안내되는 제2 연결부로서, 이때 제2 연결부는 배터리 브랜치 및 냉각기 회로와는 선택적으로 유체 가이드 방식으로 연결될 수 있으며 그리고/또는 칠러 및 견인 배터리와는 하나의 링 형태의 배터리 순환계를 형성하도록 상호 접속될 수 있으며; 및 배터리 브랜치와 냉각기 회로 사이에 있는 제3 연결부로서, 이 경우에는 배터리 브랜치 내에서 제1 연결부와 제3 연결부 사이에 칠러가 배열되어 있다. 열 관리 시스템에는 제2 연결부와 제1 연결부 사이에서 진행하는 응축기 브랜치가 더 장착되어 있으며, 이 경우 응축기 브랜치는 응축기를 구비하고, 응축기는 응축기 브랜치로부터 유체 공학적으로 분리된 상태에서 또한 냉매 순환계에 의해서도 관류될 수 있다. 액체 냉각식 응축기의 이와 같은 변형된 연결에 의해서는, 냉각기를 우회하여 견인 배터리의 직접적인 가열이 가능하다. 차량 탑승자 공간의 가열도 열 펌프 기능성을 통해서 효율적으로 이루어질 수 있다. 이로 인해서는, 효율 및 가열 출력 장점 측면에서 개선이 나타난다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 응축기 브랜치는 제2 연결부와 제1 연결부 사이에서 제1 열원을 우회하여 진행한다. 특히, 응축기 브랜치는 제1 열원에 대해 병렬로 상호 접속되어 있다. 이와 같은 상황은 추가의 작동 모드를 가능하게 하는데, 그 이유는 응축기 브랜치 및 제1 열원이 상호 독립적으로 관류할 수 있기 때문이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 응축기 브랜치를 통과하는 관류는 관류 제어 밸브 또는 제1 밸브 장치에 의해서 조정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 열 관리 시스템에는 제1 열원을 우회하고 응축기 브랜치와 평행하게, 제2 연결부와 제1 연결부 사이에서 진행하는 브랜치가 더 장착되어 있으며, 이 경우 이 추가 브랜치 내에는 제2 열원이 배열되어 있다. 제1 열원과 다른 브랜치 내에 제2 열원을 통합하는 것은, 특별히 개별 열원의 온도 조절 요구 조건에 개입하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 배터리 브랜치는 제1 연결부와 칠러 사이에 열원을 구비한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 배터리 브랜치는 제3 연결부와 견인 배터리 사이에 열원을 구비한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 응축기 브랜치 내에는 가열 열 교환기가 배열되어 있다. 이로 인해서는, 응축기 브랜치가 또한 차량 탑승자 공간을 가열하기 위한 가열 브랜치로서도 기능을 하게 된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 열 관리 시스템은, 배터리 브랜치로부터 분기되어 견인 배터리를 우회하고 재차 배터리 브랜치로 합류하는 배터리 바이패스 라인을 더 구비한다. 이로 인해서는, 배터리 브랜치가 관류하지만 견인 배터리가 우회되는 작동 상태가 나타낼 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 열 관리 시스템은, 칠러의 상류에서 배터리 브랜치로부터 분기되어 칠러의 하류에서 배터리 브랜치로 합류하는 칠러 바이패스 라인을 더 구비한다. 이로 인해서는, 칠러가 필요치 않은 작동 상태에서 칠러를 통과할 때의 유압 손실이 피해질 수 있거나, 칠러가 냉매 측에서 차단될 수 없는 경우에는 냉각 회로로의 열 손실이 저지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제2 연결부는, 제2 밸브 장치에 직접 연결되어 있으며 냉각기의 하류에 있고 제1 열원의 상류에 있는 냉각기 회로의 지점으로 안내하는 연결 라인을 더 구비한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 응축기 브랜치는 연결 라인으로부터 분기된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 열 관리 시스템에는 NT-냉각기가 더 장착되어 있으며, 이 NT-냉각기로부터는 냉각기 회로의 공급 라인이 분기되고, 이 NT-냉각기의 배출 라인은 연결 라인 내로 개방되며, 이 경우 상기 합류 지점과 냉각기 회로 사이에서 연결 라인 내에는 일 방향 밸브가 배열되어 있고, 이 밸브는 냉각기 회로로부터 연결 라인 내부로의 유동을 차단한다. NT-냉각기에 의해서는, 그 뒤에 상호 접속된 구성 요소의 흐름 온도(flow temperature)가 낮아질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 응축기 브랜치는 제2 밸브 장치에 직접 연결되어 있고, 제2 밸브 장치는 연결 라인 및 응축기 브랜치가 동시에 차단되어 있는 스위칭 위치를 갖는다. 이로 인해서는, 밸브 측 차단에 의해서 특정 작동 상태로의 역류가 방지되기 때문에 일 방향 밸브가 절약될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제2 밸브 장치는 3개 이상의 스위칭 위치를 가지며, 이 경우 제1 스위칭 위치에서는 칠러 및 견인 배터리가 링 형태로 폐쇄된 배터리 순환계에 상호 접속될 수 있고, 제2 스위칭 위치에서는 배터리 브랜치가 유체 안내 방식으로 응축기 브랜치와 연결되어 있고, 연결 라인은 차단되어 있으며, 그리고 제3 스위칭 위치에서는 배터리 브랜치가 유체 안내 방식으로 응축기 브랜치 및 연결 라인과 동시에 연결되어 있다.
또한, 본 발명은 이와 같은 열 관리 시스템을 갖춘 자동차를 제공한다.
이하에서는, 첨부된 도면부를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명된다. 이 도면부에서:
도 1은 냉동 순환계의 제1 실시예를 개략적으로 도시하며,
도 2는 냉동 순환계의 제2 실시예를 개략적으로 도시하고,
도 3은 냉동 순환계의 제3 실시예를 개략적으로 도시하며,
도 4는 냉동 순환계의 제4 실시예를 개략적으로 도시하고,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도 조절 순환계(30)를 도시하며,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)를 도시하고,
도 7은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제1 작동 상태를 도시하며,
도 8은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제2 작동 상태를 도시하고,
도 9는 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제3 작동 상태를 도시하며,
도 10은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제4 작동 상태를 도시하고,
도 11은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제5 작동 상태를 도시하며,
도 12는 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제6 작동 상태를 도시하고,
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도 조절 순환계(80)를 도시하며,
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 온도 조절 순환계(90)를 도시하고,
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 온도 조절 순환계(100)를 도시하며,
도 16은 도 15의 온도 조절 순환계(100)의 제1 작동 상태를 도시하고,
도 17은 도 15의 온도 조절 순환계(100)의 제2 작동 상태를 도시하며,
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 온도 조절 순환계(110)를 도시하고,
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 온도 조절 순환계(120)를 도시하며,
도 20은 본 발명의 제8 실시예에 따른 온도 조절 순환계(130)를 도시하고,
도 21은 제8 실시예에 따른 도 20의 온도 조절 순환계(130)의 작동 상태를 도시하며, 그리고
도 22는 본 발명의 제9 실시예에 따른 온도 조절 순환계(140)를 도시한다.
도 1은 냉동 순환계의 제1 실시예를 개략적으로 도시하며,
도 2는 냉동 순환계의 제2 실시예를 개략적으로 도시하고,
도 3은 냉동 순환계의 제3 실시예를 개략적으로 도시하며,
도 4는 냉동 순환계의 제4 실시예를 개략적으로 도시하고,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도 조절 순환계(30)를 도시하며,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)를 도시하고,
도 7은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제1 작동 상태를 도시하며,
도 8은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제2 작동 상태를 도시하고,
도 9는 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제3 작동 상태를 도시하며,
도 10은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제4 작동 상태를 도시하고,
도 11은 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제5 작동 상태를 도시하며,
도 12는 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제6 작동 상태를 도시하고,
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도 조절 순환계(80)를 도시하며,
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 온도 조절 순환계(90)를 도시하고,
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 온도 조절 순환계(100)를 도시하며,
도 16은 도 15의 온도 조절 순환계(100)의 제1 작동 상태를 도시하고,
도 17은 도 15의 온도 조절 순환계(100)의 제2 작동 상태를 도시하며,
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 온도 조절 순환계(110)를 도시하고,
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 온도 조절 순환계(120)를 도시하며,
도 20은 본 발명의 제8 실시예에 따른 온도 조절 순환계(130)를 도시하고,
도 21은 제8 실시예에 따른 도 20의 온도 조절 순환계(130)의 작동 상태를 도시하며, 그리고
도 22는 본 발명의 제9 실시예에 따른 온도 조절 순환계(140)를 도시한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 따른 열 관리 시스템의 냉매 순환계 및 온도 조절 순환계는 도면에 도시되지 않은 자동차, 특히 승용차, 예를 들어 전기차 내에 개별적으로 또는 조합된 상태로 설치될 수 있다.
도 1은 냉동 순환계(1)의 제1 실시예를 개략적으로 보여준다. 냉동 순환계(1)는 냉매 압축기(2), 액체 수집기(4)를 갖는 응축기(3), 공조 증발기(5), 칠러(6) 그리고 내부 열 교환기(7) 또는 내부 열 전달기를 구비한다. 또한, 증발기 밸브(8) 그리고 칠러 밸브(9)가 제공되어 있다. 이와 같은 밸브(8 및 9)는 관류를 차단하거나 해제하도록(부분적으로 또는 완전히) 조정되어 있다. 또한, 이들 밸브는 부분적으로 열린 상태에서 팽창 기관으로서의 기능을 한다.
공조 증발기(5)와 칠러(6)는 서로 병렬로 상호 접속되어 있다. 보다 정확하게 말하자면, 증발기 밸브(8), 공조 증발기(5) 및 일 방향 밸브(10) 또는 체크 밸브로 이루어진 직렬 회로는 칠러 밸브(9) 및 칠러(6)로 이루어진 직렬 회로와 평행하게 배열되어 있다. 언급된 요소들은 개별 직렬 회로 내에서 특히 유동 방향으로 언급된 순서로 배열되어 있다.
냉동 순환계(1) 내에서, 특히 냉동 순환계(1)의 구성 요소를 통과해서는 예를 들어 R134a, R1234yf, R290, R744 등과 같은 냉매가 순환한다.
냉동 순환계(1) 내에서는 냉매 압축기(2), 응축기(3) 그리고 공조 증발기(5) 및 칠러(6)로 이루어진 병렬 회로가 직렬로 상호 접속되어 있다. 특히, 언급된 구성 요소는 냉매의 유동 방향으로 볼 때에 이와 같은 순서로 링 형태로 폐쇄된 상태에서 직렬로 상호 접속되어 있다.
공조 증발기(5)는 특히 냉매에 의해 관류될 수 있고 공조 장치(11) 내에 배열되어 있는 공기-액체 열 교환기이다. 보다 정확하게 말하자면, 공조 증발기(5)는 공조 장치(11)의 공기 덕트 내에 배열되어 있으며, 이 공기 덕트를 통해 공기(외부 공기 또는 순환 공기)가 차량 탑승자 공간에 공급될 수 있음으로써, 결과적으로 이 공기는 공조 증발기(5)에 의해서 온도 조절될 수 있는데, 특히 냉각될 수 있다.
응축기(3)는 냉매에 의해 그리고 추후에 설명될 온도 조절 순환계에 의해 관류될 수 있다. 이때, 냉매와 냉각수는 응축기(3) 내에서 상호 유체 공학적으로 분리되어 있고 서로 열교환한다. 따라서, 응축기(3)는 소위 액체 냉각식 응축기이다.
칠러(6)는 냉동 순환계(1)의 냉매와 온도 조절 순환계의 냉각수 사이에서 열에너지를 (도 5 이하 참조요) 전달하는 열 교환기이다. 이 목적을 위해, 냉매와 냉각수는 상호 유체 공학적으로 분리된 상태에서 그리고 서로 열 교환하면서 칠러(6)를 관류한다.
공조 증발기(5)의 관류를 조정하기 위해, 공조 증발기(5) 앞에서 냉매의 팽창을 조정하기 위해 그리고 이로써 자체 냉각 출력을 조정하기 위해 이 공조 증발기 앞에는 증발기 밸브(8)가 상호 접속되어 있다. 칠러(6)의 관류를 조정하기 위해 그리고 칠러(6) 앞에서 냉매의 팽창을 조정하기 위해 이 칠러 앞에는 칠러 밸브(8)가 상호 접속되어 있다. 이 칠러 밸브는 예를 들어 전기적으로 차단 가능한 자동 조절식 팽창 기관 또는 자유롭게 선택 가능한 개구 횡단면을 갖는 모터 제어식 팽창 기관일 수 있다.
냉동 순환계(1)는, 열 접촉 상태에 있지만 상호 유체 공학적으로 분리된 상태에서 관류할 수 있는 2개의 챔버를 갖는 내부 열 교환기(7)를 더 구비한다. 이때, 하나의 챔버는 응축기(3)와 공조 증발기(5) 및 칠러(6)로 이루어진 병렬 회로 사이에 배열되어 있고, 다른 챔버는 이 병렬 회로와 냉매 압축기(2) 사이에 배열되어 있다. 챔버는 바람직한 방식으로 반대 방향으로 관류되고, 이로써 역류 열 교환기를 형성하게 된다. 따라서, 냉매 압축기(2)의 상류에 있는 챔버 내에서는 저압 레벨에 있는 기체 상태의 냉매가 내부 열 교환기(7)를 관류하게 되고, 다른 챔버 내에서는 응축기(3)로부터 나오고 고압에 있는 액체 상태의 냉매가 내부 열 교환기를 관류하게 된다. 내부 열 교환기(7)에 의해서는 액체 상태의 냉매로부터 열에너지가 빼내지는데, 이와 같은 상황은 냉매가 더욱 냉각되는 상황을 유도한다. 이 에너지는 주로 가스 형태의 냉매에 공급되며, 이와 같은 상황은 훨씬 더 높은 비율이 증발하여 기체 상태로 존재하는 상황을 유도한다. 이와 같은 상황은 냉동 순환계(1)의 성능 증가 및 효율 증가를 위해 이용된다. 하지만, 냉동 순환계(1)의 기능을 위해 내부 열 교환기(7)가 반드시 필요한 것은 아니다.
더 나아가, 냉매 압축기(2)의 입구 측에는 압력 온도 센서(12)가 배열되어 있고, 출구 측에는 압력 온도 센서(13)가 배열되어 있다.
도 2는 냉동 순환계(14)의 제2 실시예를 개략적으로 보여준다. 냉동 순환계(14)는, 다만 냉동 순환계(14) 내에 가열 응축기(15), 가열 응축기(15)에 할당된 공기 측 온도 센서(16) 및 응축기(3)의 하류에 그리고 내부 열 교환기(7)의 상류에 배열된 압력 온도 센서(17)가 추가로 제공되어 있다는 점에서만 도 1의 냉동 순환계(1)와 구별된다.
따라서, 냉동 순환계(14) 내에서는 냉매 압축기(2), 가열 응축기(15), 응축기(3) 그리고 공조 증발기(5) 및 칠러(6)로 이루어진 병렬 회로가 직렬로 상호 접속되어 있다. 특히, 언급된 구성 요소는 냉매의 유동 방향으로 볼 때에 이와 같은 순서로 링 형태로 폐쇄된 상태에서 직렬로 상호 접속되어 있다. 그러나 다른 순서도 가능한데, 예를 들어 가열 응축기(15)와 응축기(3)는 순서와 관련하여 교환될 수 있다.
가열 응축기(15)는 특히 냉매에 의해 관류될 수 있고 공조 장치(11) 내에 배열된 공기-액체 열 교환기이다. 보다 정확하게 말하자면, 가열 응축기(15)가 공조 장치(11)의 공기 덕트 내에 공조 증발기(5)와 함께 배열되어 있고, 이 공기 덕트를 통해 공기가 차량 탑승자 공간에 공급될 수 있음으로써, 결과적으로 이 공기는 가열 응축기(15)에 의해 온도 조절 가능해지는데, 특히 가열될 수 있다. 통상적으로, 가열 응축기(15)는 공기 플랩을 통해 공조 장치(11) 내 공기 측에서 완전히 또는 부분적으로 차단될 수 있다.
이와 같은 차이점과 별개로, 반복을 피하기 위하여 도 1의 냉동 순환계(1)에 대한 설명이 참조된다.
도 3은 냉동 순환계(18)의 제3 실시예를 개략적으로 보여준다. 냉동 순환계(18)는 다만 제1 밸브(19), 복귀 라인(20) 그리고 복귀 라인 내에 제공된 제2 밸브(21)가 제공되어 있는 점에서만 도 2의 냉동 순환계(14)와 구별된다. 밸브(19 및 21)는 관류를 차단하거나 해제하도록, 특히 차단하도록, 부분적으로 해제하도록 또는 완전히 해제하도록 조정되어 있다. 또한, 이들 밸브는 부분적으로 개방된 상태에서는 팽창 기관으로서 기능을 한다.
냉동 순환계(18) 내에는 주 순환계(22)가 형성되어 있으며, 이 주 순환계 내에는 냉매 압축기(2), 제1 밸브(19), 가열 응축기(15), 응축기(3) 그리고 증발기(5) 및 칠러(6)로 이루어진 병렬 회로가 직렬로 상호 접속되어 있다. 특히, 언급된 구성 요소는 냉매의 유동 방향으로 볼 때에 이와 같은 순서로 링 형태로 폐쇄된 상태에서 직렬로 상호 접속되어 있다.
복귀 라인(20)은 냉매 압축기(2)의 고압 측에서, 특히 냉매 압축기(2)와 제1 밸브(19) 사이에서 주 순환계(22)로부터 분기되어 냉각기(6)의 상류에서, 보다 정확하게 말하자면 칠러 밸브(9)와 칠러(6) 사이에서 역으로 주 순환계(22) 내로 분기된다.
2개의 밸브(19 및 21) 대신에 단 하나의 밸브, 예를 들어 하나의 입구 및 2개의 출구를 갖는 3/2-방향 밸브를 제공하는 것을 생각할 수 있다. 이때, 이 밸브는 복귀 라인(20)이 주 순환계(22)로부터 분기되는 분기점에 제공되어야만 할 것이다.
제1 밸브(19)가 관류를 차단하고, 제2 밸브(21)가 관류를 해제하는 일 작동 상태에서는, 다만 냉매 압축기(2), 제2 밸브(21)를 포함한 복귀 라인(20), 칠러(6) 및 내부 열 교환기(7)만을 구비하는 단락 순환계가 복귀 라인(20)을 통해 형성된다. 이와 같은 작동 상태에서는, 냉매가 다만 이 단락 순환계 내에서만 순환되고, 제1 밸브(19)의 차단에 의해서 주 순환계(22) 내에서는 순환되지 않는다.
이와 같은 단락 순환계를 통해, 고온 가스 형태의 냉매가 고압 측으로부터 빼내지고, 제2 밸브(21)에 의해 저압 레벨로 팽창되며, 냉매 압축기(2)의 저압 측에 공급된다. 냉매 압축기(2)의 저압 측에 이와 같은 냉매 고온 가스가 분사됨으로써, 특히 시동 단계에서 냉동 순환계(18)의 매우 신속한 출발이 달성될 수 있는데, 그 이유는 열 에너지가 냉매 압축기(2)를 통해 냉매에 공급되고, 그 다음에는 이 열 에너지가 냉매로부터 재차 현저히 빼내지지 않은 상태에서 역으로 냉매 압축기(2)의 입구로 역순환하여 새로이 열 에너지가 제공되기 때문이다.
냉동 순환계(18)는, 또한 제1 밸브(19)가 부분적으로 또는 완전히 개방되어 있고 제2 밸브(21)가 관류를 차단함으로써, 결과적으로 주 순환계(22)는 작동되고(냉매가 순환함) 단락 순환계는 작동되지 않는(냉매가 순환하지 않음) 일 작동 상태에서 작동될 수 있다. 이와 같은 작동 상태는 예를 들어 (예컨대 차량 탑승자 공간을 가열하기 위한) 냉동 회로 출력 요구 조건이 지나치게 높지 않아서 결과적으로 단락 순환계가 위에서 설명된 추가 열 에너지를 필요로 하지 않게 되는 상황에 적합하다.
더 나아가, 냉동 순환계(18)는, 제1 밸브(19)가 부분적으로 또는 완전히 개방되어 있고 제2 밸브(21)도 마찬가지로 부분적으로 또는 완전히 개방되어 있음으로써, 결과적으로 단락 순환계뿐만 아니라 주 순환계(22)도 작동하게 되는 일 작동 상태에서 작동될 수 있다. 이와 같은 작동 상태는 예를 들어 시동 단계 이후에 적합하며, 이 경우 연속 작동 중에는 이전과 마찬가지로 (예컨대 차량 탑승자 공간을 가열하기 위한) 높은 냉동 회로 출력이 필요하다.
도 4는 냉동 순환계(23)의 제4 실시예를 개략적으로 보여준다. 냉동 순환계(23)는, 공조 증발기(5) 및 칠러(6)로 이루어진 병렬 회로가 약간 다르게 구성되어 있다는 점에서 도 3의 냉동 순환계(18)와 구별된다. 이로써, 칠러(6)의 하류에는 일 방향 밸브(24) 또는 체크 밸브가 제공되어 있다. 보다 정확하게 말하자면, 증발기 밸브(8), 공조 증발기(5) 및 체크 밸브(10)로 이루어진 직렬 회로가 칠러 밸브(9), 칠러(6) 및 체크 밸브(24)로 이루어진 직렬 회로와 평행하게 배열되어 있다. 언급된 요소는 개별 직렬 회로 내에서 특히 유동 방향으로 볼 때에 언급된 순서로 배열되어 있다.
더 나아가, 냉동 순환계(23)는, 공조 증발기(5) 및 칠러(6)로 이루어진 병렬 회로와 평행하게 연장되는 바이패스 라인(25)이 공조 증발기(5) 및 칠러(6)의 병렬 회로에 대해 제공되어 있다는 점에서도 냉동 순환계(18)와 구별된다. 바이패스 라인(25) 내에는, 관류를 차단하거나 해제하도록, 특히 차단하도록, 부분적으로 해제하도록 또는 완전히 해제하도록 조정된 바이패스 밸브(26)가 배열되어 있다.
바이패스 밸브(26)는, 특히 이 밸브가 관류를 해제하는(전체적으로 또는 부분적으로) 한편, 단락 순환계 및 주 순환계(22)는 작동되는 방식으로 제어된다. 공조 증발기(5) 및 칠러(6)가 고압 측에서는 증발기 밸브(8) 및 칠러 밸브(9)를 통해 차단되고, 저압 측에서는 체크 밸브(10 및 24)를 통해 차단됨으로써, 공조 증발기(5) 및 칠러(6)의 관류가 저지된다. 이로써, 체크 밸브(10 및 24)를 통해 단락 순환계가 작동될 때에 칠러(6) 및 공조 증발기(5)의 입구에서보다 낮은 압력이 이들의 출구에 인가됨으로써, 결과적으로 냉매가 칠러(6) 및 증발기(5) 내로 당겨질 수 있는 상황이 피해진다.
더 나아가, 냉동 순환계(23)는, 제2 밸브(21)가 배열되어 있는 복귀 라인(27)이 냉매 압축기(2)의 고압 측에서, 특히 냉매 압축기(2)와 제1 밸브(19) 사이에서 주 순환계(22)로부터 분기되고, 칠러(6)의 하류에서, 보다 정확하게 말하자면 체크 밸브(10)의 하류에서 및 체크 밸브(24)의 하류에서 그리고 내부 열 교환기(7)의 상류에서 역으로 주 순환계(22) 내로 개방된다는 점에서 냉동 순환계(18)와 구별된다.
설명된 차이점과 별개로, 냉동 순환계(23)가 냉동 순환계(18)에 상응하기 때문에 냉동 순환계(18)에 대한 상세한 설명이 참조된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도 조절 순환계(30)를 보여준다. 이 온도 조절 순환계(30)는 냉각기(32), 냉각기 회로 펌프(33), 일 방향 밸브(34), 제1 열원(35) 및 제1 밸브 장치(36)가 직렬로 배열되어 있는 냉각기 회로(31)를 포함한다. 도 5에 도시된 제1 밸브 장치(36)의 스위칭 상태에서는 냉각기 회로(31)의 구성 요소들이 폐쇄된 순환계를 형성하는데, 이 순환계 내에서는 예를 들어 첨가제와 혼합된 물인 냉각수가 냉각기 회로 펌프(33)의 작동 중에 순환할 수 있다.
냉각기(32)는 특히 소위 고온 냉각기이다. 이 냉각기에는 공지된 방식으로 팬(37)이 할당되어 있다. 더 나아가서는, 냉각수 균형 용기(38)가 공지된 방식으로 제공되어 있다.
일 방향 밸브(34)에 의해서 그리고/또는 냉각기 회로 펌프(33)의 이송 방향에 의해서 냉각수의 유동 방향이 사전 설정되어 있다. 제1 열원(35)의 하류에 그리고 냉각기(32)의 상류에 제1 연결부(39)가 배열되어 있으며, 이 제1 연결부에서 배터리 브랜치(40)가 분기된다. 배터리 브랜치(40)의 진행 경로는 도 5 및 도 6에 점선으로 표시되어 있다. 도시된 실시예에서, 제1 연결부(39)는 제1 밸브 장치(36)에 의해서 형성되어 있지만, 이것이 반드시 그래야 할 필요는 없다는 점에 유의해야만 한다. 이로써, 예를 들어 제1 연결부(39)는 또한 단순히 라인 분기부일 수도 있고, 제1 밸브 장치는 2개 차단 밸브{하나는 배터리 브랜치(40) 내에 있고, 다른 하나는 냉각기 회로(31) 내에서 제1 연결부(39) 하류에 있음)의 형태로 형성된다.
배터리 브랜치(40) 내에는 제3 열원(41), 칠러(6), 배터리 펌프(43), 제4 열원(44), 배터리 바이패스 밸브(45), 견인 배터리(46) 및 일 방향 밸브(47)가 직렬로 배열되어 있는데, 특히 언급된 순서로 직렬로 배열되어 있다. 일 방향 밸브(47)는 내부 견인 배터리 누출의 경우에 배터리 바이패스 밸브(45)와 함께 냉각수가 견인 배터리(46) 내로 유입되는 것을 방지한다. 견인 배터리(46)는, 전기 에너지를 저장하고 적어도 자동차의 구동을 위해 제공하는 복수의 전기 화학적 저장 셀을 구비한다. 또한, 저장 셀 및 이로써 견인 배터리(46)는 재충전 가능하다.
더 나아가, 도시된 실시예에서 제2 밸브 장치(49) 그리고 연결 라인(50)을 포함하는 제2 연결부(48)가 제공되어 있다. 연결 라인(50)은 제2 밸브 장치(49)로부터 냉각기 회로(31)까지, 냉각기 회로 펌프(33)의 하류에 있는 그리고 제1 열원(35)의 상류에 있는, 특히 일 방향 밸브(34)의 하류에 있는 그리고 제1 열원(35)의 상류에 있는 지점(52)으로 이어진다. 또한, 제2 밸브 장치(49)로부터 배터리 브랜치(40)까지, 제1 연결부(39)와 칠러(6) 사이에 있는, 특히 제1 연결부(39)와 제3 열원(41) 사이에 있는 지점으로 이어지는 순환계 라인(51)도 제공되어 있다.
제2 밸브 장치(49)는 도 5에 도시된 제1 스위칭 상태를 가지며, 이 스위칭 상태에서는 배터리 브랜치(40)로부터 유래하는 냉각수가 순환계 라인(51) 내로 안내되고, 연결 라인(50)이 제2 밸브 장치(49)에 의해 차단됨으로써, 결과적으로 링 형태로 관류할 수 있는 배터리 냉각 순환계(53)(점선에 의해서 표시됨)가 형성되며, 이 냉각 순환계 내에서는 배터리 브랜치(40)의 구성 요소가 직렬로 그리고 링 형상의 순환계의 형태로 냉각수에 의해 관류될 수 있다.
또한, 제2 밸브 장치(49)는 제2 스위칭 상태를 가지며, 이 스위칭 상태에서는 배터리 브랜치(40)로부터 유래하는 냉각수가 연결 라인(50) 내로 안내되고, 순환계 라인(51)이 제2 밸브 장치(49)에 의해 차단됨으로써, 결과적으로 배터리 브랜치(40)로부터 유래하는 냉각수는 냉각기 회로(31) 내로 안내될 수 있다.
중간 위치도 생각할 수 있으며, 이 중간 위치에서는 냉각수가 순환계 라인(51)과 연결 라인(50) 내로 동시에 흐른다.
배터리 바이패스 라인(54)은 배터리 브랜치(40)로부터 분기되고, 견인 배터리(46) 및 일 방향 밸브(47), 특히 오로지 견인 배터리(46)와 일 방향 밸브(47)만을 우회하며, 그리고 배터리 브랜치(40) 내로 역으로 개방되는데, 특히 일 방향 밸브(47)와 제2 밸브 장치(49) 사이의 지점에서 개방된다. 배터리 바이패스 밸브(45)에 의해서는, 냉각기 회로 펌프(33)로부터 유래하는 냉각수 흐름이 선택적으로 배터리 바이패스 라인(54) 내로 또는 견인 배터리(46)를 통과해서 안내될 수 있다. 중간 위치도 생각할 수 있으며, 이 중간 위치에서는 배터리 바이패스 라인(54)과 견인 배터리(46)가 동시에 관류된다.
또한, 칠러(6)와 배터리 펌프(43) 사이의 지점에 있는 배터리 브랜치(40)를 제1 연결부(39)의 하류에 그리고 냉각기(32)의 상류에 있는 지점의 냉각기 회로(31)와 연결하는 제3 연결부(55)가 제공되어 있다. 도시된 실시예에서, 제3 연결부는 밸브 없이 연결 라인(56)을 포함하지만, 또한 밸브가 제공될 수도 있다.
제2 연결부(48)와 제1 연결부(39) 사이에는 응축기 브랜치(57)가 제공되어 있다. 특히, 응축기 브랜치(57)는 제2 연결부(48)의 하류에 그리고 제1 연결부(39)의 상류에 배열되어 있다. 응축기 브랜치(57)는 도시된 실시예에서 제1 열원(35)에 병렬로 상호 접속되어 있다. 하지만, 응축기 브랜치(57)가 제1 열원(35)에 직렬로 상호 접속되어 있는 실시예도 생각할 수 있으며, 이 경우 이와 같은 실시예는 또한 냉동 순환계의 조정을 필요로 할 것이다. 도시된 실시예에서, 응축기 브랜치(57)는 지점(52)의 하류에서 냉각기 회로(31)로부터 분기된다. 응축기 브랜치(57) 내에는 응축기 브랜치 펌프(58), 응축기(3)(이미 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명됨), 전기 히터(59), 가열 열 교환기(60) 및 응축기 브랜치 밸브(61)가 직렬로, 특히 제2 연결부(48)로부터 제2 연결부(39)로의 방향으로 언급된 순서로 배열되어 있다. 전기 히터(59)는, 전기적으로 작동될 수 있고 선택적으로 응축기 브랜치(57)를 통과해서 흐르는 냉각수를 가열하는 보조 히터이다. 가열 열 교환기(61)는, 차량 탑승자 공간에 공급될 공기를 가열하기 위하여 공조 장치(11) 내에, 특히 공조 장치(11)의 공기 덕트 내에 배열된 공기 순환식 열 교환기이다. 응축기 브랜치 밸브(61)는 응축기 브랜치(57)의 관류를 제어할 수 있는 비례 밸브이다. 가열 열 교환기(60)와 응축기 브랜치 밸브(61) 사이에서는, 응축기 브랜치 펌프(58)의 입구 측으로 이어지는 복귀 라인(62)이 분기된다. 복귀 라인(62) 내에는 일 방향 밸브(63)가 제공되어 있으며, 이 밸브는 다만 응축기 브랜치 펌프(58)의 입구 측을 향한 방향으로의 유동만을 허용한다.
또한, 제2 열원(64)이 제1 열원(53)과 병렬로 그리고 응축기 브랜치(57)와 병렬로 상호 접속되어 있다.
제1 열원(35) 및 제2 열원(64)은 예를 들어 전기 구동 기계, 전기 히터, 제어 장치, 전력 전자 장치, DC-DC 변환기이다. 이들은 가열 전력을 생성하기 위해 효율적인 작동 지점에서 또는 비효율적인 작동 지점에서 작동될 수 있다.
제3 열원(41) 및 제4 열원(44)은 예를 들어 전기 히터, 제어 장치, 전력 전자 장치, DC-DC 변환기이다. 이들도 마찬가지로 가열 전력을 생성하기 위해 효율적인 작동 지점에서 또는 비효율적인 작동 지점에서 작동될 수 있다.
또한, 냉각기(32)의 하류 출구에는 온도 센서(65)가 제공되어 있다. 또 다른 온도 센서(66)가 냉각기(32)의 상류에, 보다 정확하게 말하자면 제3 연결부(56)와 냉각기(32) 사이의 냉각기 회로(31) 내에 제공되어 있다. 또한, 제4 열원(44)과 배터리 바이패스 밸브(45) 사이에는 온도 센서(67)가 제공되어 있다.
도 5의 온도 조절 순환계(30)는 예를 들어 도 1의 냉동 순환계(1)와 상호 작용한다. 예를 들어, 냉동 순환계(1) 내에서는 열 에너지가 증발기(5) 및/또는 칠러(6)를 통해 흡수되고, 응축기(3)를 거쳐 응축기 브랜치(57) 내로 송출된다. 그곳에서, 가열 열 교환기(60)에 의해, 차량 탑승자 공간의 온도를 조절하는 공조 장치(11)의 공기 흐름으로 열 에너지의 전달이 이루어진다.
온도 조절 순환계(30)의 다양한 구체적인 동작 모드는 추후에 설명될 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)를 보여준다. 이 온도 조절 순환계(70)는, 다만 변형된 응축기 브랜치(71)를 구비하고 복귀 라인(62)이 없다는 점에서만 도 5의 온도 조절 순환계(30)와 구별된다. 응축기 브랜치(71) 내에는 응축기 브랜치(57)에 대하여 응축기 브랜치 펌프(58), 전기 히터(59) 및 가열 열 교환기(60)가 없다. 달리 표현하자면, 응축기 브랜치(71) 내에는 응축기(3) 그리고 응축기 브랜치 밸브(61)가 직렬로 배열되어 있다.
이와 같은 언급된 차이점과 별개로, 온도 조절 순환계(70)가 온도 조절 순환계(30)에 상응하기 때문에 반복을 피하기 위해 온도 조절 순환계(30)에 대한 상세한 설명이 참조된다.
온도 조절 순환계(70) 내에 존재하지 않는 가열 열 교환기(61)는 차량 탑승자 공간을 가열하기 위한 냉매 측 난방 응축기(15)(도 2 내지 도 4 참조)의 사용으로 대체된다. 다시 말해, 온도 조절 순환계(70)는 특히 도 2 내지 도 4에 설명된 제2 내지 제4 실시예의 냉동 순환계와 상호 작용한다. 응축기 브랜치 밸브(61)를 통해 온도 조절 순환계(70) 내부로의 응축기(15)의 조절된 열 방출이 가능함으로써, 결과적으로 차량 탑승자 공간을 위해서는 충분한 가열 전력이 이용 가능하게 된다.
도 7 내지 도 12에는, 이하에서 설명될 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 다양한 작동 상태가 도시하고 있다. 그러나, 이와 같은 상세한 설명은 동일한 작동 상태를 나타낼 수 있는 제1 실시예에 따른 온도 조절 순환계(30)에 대해서도 상응하게 적용된다. 도 7 내지 도 12 그리고 도 14, 도 16, 도 17 및 도 21에서는 실선으로 표시된 냉각수 브랜치가 각각 냉각수에 의해 관류되는데, 다시 말해 냉각수는 브랜치에 대하여 이동한다. 그와 달리, 점선으로 표시된 냉각수 브랜치는 관류되지 않거나, 냉각수는 브랜치에 대하여 이동하지 않은 상태로 이 브랜치 내에 존재한다. 또한, 밸브는 작동 상태와 무관하게 항상 동일한 스위칭 위치에 도시되어 있지만, 당업자는 당연히 도면에 도시된 그리고/또는 설명된 온도 조절 순환계 내의 유동 프로파일에 의해서 밸브의 어느 스위칭 위치가 이와 같은 상황에 해당하는지를 인식할 수 있다.
도 7에는, 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제1 작동 상태가 도시되어 있다. 이 작동 상태에서는, 냉각기 회로 펌프(33)가 활성화되지 않고 냉각기(32)를 경유하는 역류가 일 방향 밸브(34)에 의해서 저지된다. 제1 밸브 장치(36), 제2 밸브 장치(49) 및 배터리 바이패스 밸브(45)는 제1 및 제2 열원(35 및 64) 그리고 응축기(3)가 서로 평행하게 관류되는 방식으로 상호 접속되어 있다. 이와 같은 병렬 회로는 재차 제4 열원(44) 및 견인 배터리(46)에 대해 직렬로 관류된다. 이로 인해서는 제1 열원(35), 제2 열원(64), 제4 열원(44) 및 응축기(3)의 폐열을 이용한 견인 배터리(46)의 가열이 가능해진다. 응축기(3)를 통과하는 냉각수 체적 흐름이 응축기 브랜치 밸브(61)에 의해 조절됨으로써, 여기에서는 응축기 브랜치(71) 내부로의 정의된 열 방출이 이루어진다. 이와 같은 과정은, 특히 차량 탑승자 공간의 동시 가열이 가열 응축기(15)에 의해서 이루어지는 경우에, 다시 말해 냉동 순환계로부터 유래하는 열이 가열 응축기(15)에 의해서 그리고 동시에 응축기(3)에 의해서 방출되는 경우에 필요하다. 냉동 회로로부터 지나치게 많은 열을 빼내지 않기 위해서는 응축기 브랜치 밸브(61)를 이용한 체적 흐름 조절이 필요한데, 그 이유는 이로 인해서는 차량 탑승자 공간의 가열 출력 그리고 냉동 순환계 내에서의 압력 레벨 및 온도 레벨이 감소하게 될 것이고, 이로써 차량 탑승자 공간의 편안한 온도 조절이 어려워질 것이기 때문이다.
이와 같은 제1 작동 상태에서는 칠러(6) 및 제3 열원(41)이 우회되어 관류되지 않는다. 이와 같은 상황은 두 가지 이유에서 타당할 수 있다. 첫째로, 칠러(6) 및 제3 열원(41)을 통과할 때에 유압 손실이 피해지며, 이와 같은 상황은 더 우수한 효율, 증가된 체적 흐름 또는 배터리 펌프(43)의 더 작은 치수 설계로 이어질 수 있다. 둘째로, 예를 들어 도 3에서와 같이 압축기 단락을 갖는 냉동 회로 구성에서는 차가운 냉각수(대략 15℃ 미만)가 칠러(6)를 관류하는 것이 바람직하지 않은데, 그 이유는 이로 인해서는 칠러(6)가 냉매 측에서 차단될 수 없기 때문에 냉동 순환계로부터 지나치게 많은 열이 빼내질 수 있기 때문이다. 그 결과, 특히 차량 탑승자 공간을 위해서는 충분한 가열 전력이 제공되지 않는다. 냉동 순환계의 제4 실시예(도 4)는 이와 같은 제한을 갖지 않는데, 그 이유는 팽창 기관으로서 기능을 하는 바이패스 밸브(26)에 의해서 단락 작동 중에 냉매 측에서 칠러(6)가 우회될 수 있기 때문이다. 그렇기 때문에, 냉각수의 지속적인 관류 및 더 낮은 온도 레벨을 요구하는 열원, 예를 들어 다수의 전자 구성 요소는 이와 같은 작동 상태에서 다만 제4 열원(44)의 위치에만 위치될 수 있거나 제2 밸브 장치(49)의 바로 상류에만 위치될 수 있다.
도 8에는, 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제2 작동 상태가 도시되어 있다. 이 작동 상태에서, 제1 밸브 장치(36)는 도 7에서의 제1 작동 상태와 달리 추가로 칠러(6) 및 제3 열원(41)이 관류되는 방식으로, 다시 말해 서로 직렬 상호 접속되는 방식으로 상호 접속되어 있다. 이와 같은 상호 접속 상황은 특히 도 1, 도 2 및 도 4의 냉동 순환계와 조합된 상태에서 특히 타당하다. 대략 15℃ 초과의 냉각수 온도부터, 이와 같은 제2 작동 상태는 또한 도 3의 냉동 순환계(23)와 조합해서도 생각할 수 있는데, 그 이유는 이 경우에는 열이 온도 조절 순환계(70)로부터 냉동 순환계(23) 내부로 전달될 것이기 때문이다. 온도 조절 순환계(70) 내의 온도 레벨이 냉동 순환계(23) 내의 흡입 압력에 상응하는 온도 레벨{압력 온도 센서(12)에서의 압력 레벨}보다 높아지자마자, 가열 출력을 증가시키는 조치로서 칠러(6)를 통해 추가 부하를 냉각 순환계(23) 내에 제공하는 것이 가능해진다. 이로 인해서는 냉매 압축기(2)의 전력 소비가 증가하고, 이와 같은 상황은 가열 출력을 증가시키는 결과를 낳는다. 이와 같은 증가된 가열 출력은 차량 탑승자 공간 또는 견인 배터리(41)를 위해 이용될 수 있다.
추가로, 동일한 스위칭 상태에서는, 냉각기(32)가 우회됨으로써 효율(대략 50℃) 측면에서 최적의 온도까지 구동 브랜치, 특히 구동 모터를 예열하는 공정이 실행되는 작동 상태도 가능하다. 이와 같은 작동 상태는, 열 펌프 작동이 이루어지지 않고 외부 온도가 예를 들어 20℃보다 높은 경우에 바람직하다.
도 9에는, 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제3 작동 상태가 도시되어 있다. 이와 같은 작동 상태에서는, 링 형태로 폐쇄된 배터리 냉각 순환계(53)(도 5 및 도 6 참조요) 그리고 링 형태로 폐쇄된 냉각 회로(31)가 형성되며, 이 경우에는 이들 2개 순환계 사이에서 상당한 냉각수 교환이 발생하지 않으면서, 냉각수가 이들 2개 순환계 내부에서 동시에 순환한다. 이와 같은 제3 작동 상태는 제1 내지 제4 열원(35, 64, 41, 44)이 효율적인 작동 지점에서 작동되는 냉각 작동이다. 열 방출은 냉각기(32)를 통해 주변 환경으로 이루어진다. 제3 및 제4 열원(41, 44)의 그리고 견인 배터리(46)의 폐열은 칠러(6)를 거쳐 냉동 순환계 내로 방출된다.
특히 효율적인 작동에서는, 견인 배터리(46)의 축열체 내에서 제3 열원(41) 및 제4 열원(44)의 폐열을 완충시키는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 상황은, 칠러(6)가 아니라 다만 배터리 펌프(43)만 작동되면 된다는 장점을 갖는다. 폐열은 더 차가운 온도에서는 견인 배터리(46)를 가열할 목적으로 또는 차량 탑승자 공간의 효율적인 가열을 위해 뒤에 장착된 열 펌프에 적용하기 위해 이용될 수 있다.
도 10에는, 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제4 작동 상태가 도시되어 있다. 이와 같은 제4 작동 상태에서, 제1 밸브 장치(36), 제2 밸브 장치(49) 및 배터리 바이패스 밸브(45)는 제4 열원(44)이 제1 및 제2 열원(35, 64)과 그리고 응축기(3)와 병렬로 상호 접속되는 방식으로 상호 접속되어 있다. 이때, 견인 배터리(46)는 배터리 바이패스 라인(54)을 통해 우회되고, 제4 열원(44) 그리고 배터리 펌프(43)(비활성)는 역으로 관류하게 된다. 달리 표현해서 냉각기 회로(31)는 링 형태로 관류되는데, 이 경우 지점(52)에서는, 제3 연결부(55)에서 재차 냉각기 회로(31) 내로 개방시키기 위하여 연결 라인(50), 배터리 바이패스 라인(54), 제4 열원(44) 및 연결 라인을 따라서 연장되는 병렬 브랜치가 분기된다. 이 경우에는 배터리 펌프(43) 및 칠러(6)가 작동될 필요가 없기 때문에, 제4 열원(44)의 특히 에너지 효율적인 냉각의 장점이 나타난다.
선택적으로, 배터리 바이패스 밸브(45)의 전환에 의해서는 견인 배터리(46)의 관류도 생각할 수 있지만, 이 목적을 위해서는 일 방향 밸브(47)가 생략되어야만 한다.
도 11에는, 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제5 작동 상태가 도시되어 있다. 이 제5 작동 상태에서는 도 10의 제4 작동 상태와 달리, 제1 밸브 장치(36)는 자신의 다른 스위칭 위치에 있고, 제3 열원(41) 및 칠러(60가 제1 열원(35), 제2 열원(64) 및 응축기 브랜치(57)로 이루어진 병렬 회로에 대해 직렬로 상호 접속되는 방식으로 상호 접속되어 있다. 이와 같은 상호 접속부는 재차 역으로 관류되는 제4 열원(44)에 대해 병렬로 상호 접속되어 있다. 이와 같은 작동 상태는 특히 제3 및 제4 열원(41, 44)의 효율적인 냉각에 유용하다. 달리 표현하자면, 이 작동 상태에서는 냉각기(32)의 직렬 회로, 냉각기 회로 펌프(33), 병렬 회로{제1 열원(35), 제2 열원(64) 및 응축기(3)}, 제3 열원(41), 칠러(6) 및 제3 연결부(55)로 이루어진 링 형태의 순환계가 형성된다. 이 목적을 위해 병렬 브랜치가 형성되는데, 이 병렬 브랜치는 지점(52)에서 분기되고, 연결 라인(50), 배터리 바이패스 라인(54), 제4 열원(44)으로 이루어진 직렬 회로를 구비하며, 제3 연결부(55)에서 전술된 순환계 내부로 역으로 개방된다.
도 12에는, 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)의 제6 작동 상태가 도시되어 있다. 이와 같은 작동 상태에서 제2 밸브 장치(49)는, 연결 라인(50)이 관류되지 않는 방식으로 그리고 견인 배터리(46)를 우회하는 배터리 냉각 순환계(53)(도 5 및 도 6 참조요)가 형성되는 방식으로 상호 접속되어 있다. 이와 동시에 냉각기(32), 냉각기 회로 펌프(33), 병렬 회로{제1 열원(35), 제2 열원(64) 및 응축기(3)}, 제3 열원(41), 칠러(6) 및 제3 연결부(55)의 직렬 회로로 이루어진 링 형태의 순환계가 형성된다. 배터리 펌프(43)가 활성화되면, 제4 열원(44)이 시계 바늘 방향과 반대로 관류됨으로써, 결과적으로 제3 열원(41)의 상류에 있는 순환계 라인(51)의 입구에서는 냉각수 흐름의 혼합이 발생하게 되는데, 이와 같은 혼합은 한 편으로는 제4 열원(44)으로부터 발생하고, 다른 한 편으로는 제1 열원(35), 제2 열원(64) 및 응축기(3)로부터 발생한다. 이와 같은 작동 모드는 특히 열 펌프 작동에서 유용한데, 왜냐하면 이로써 제4 열원(44)의 폐열이 칠러(6)를 거쳐 차량 탑승자 공간을 가열하기 위해 이용될 수 있기 때문이다.
배터리 펌프(43)가 활성화되지 않은 경우에는, 이 배터리 펌프가 수동으로 역으로 관류되고, 이로 인해서는 제4 열원(44)이 칠러(6) 및 제3 열원(41)과 평행하게 관류하게 된다. 이와 같은 작동 상태는 배터리 펌프(43)가 작동될 필요가 없기 때문에 특히 펌프 성능과 관련하여 바람직하다. 제4 및 제5 작동 상태와 비교하자면, 제4 열원(44)이 제1 및 제2 열원 그리고 응축기(3)에 대해 병렬이 아닌 직렬로 배열되어 있고, 이로써 이들을 통과하는 체적 흐름을 감소시키지 않는다는 장점이 나타난다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도 조절 순환계(80)를 보여준다. 이 온도 조절 순환계(80)는, 제2 연결부(48)가 다만 제2 밸브 장치(81)만을 구비하고 연결 라인(50)을 구비하지 않는다는 점에서만 온도 조절 순환계(70)와 구별된다. 배터리 냉각 순환계(53) 내에서의 제2 밸브 장치(81)의 배치는 제2 밸브 장치(49)의 배치에 상응한다. 예를 들어, 제2 밸브 장치(81)는 2/2-방향 밸브로서 구현되어 있다. 제2 밸브 장치(81)는 2개의 스위칭 위치를 가지며, 이 경우 제1 스위칭 위치에서는 배터리 바이패스 라인(54) 또는 견인 배터리(46)로부터 유래하는 냉각수 흐름이 순환계 라인(51) 내부로 안내된다. 이와 동시에, 제2 밸브 장치(81)의 이 스위칭 위치에서는 냉각기(32)로부터 유래하는 냉각수가 응축기 브랜치(71), 제1 열원(35) 및 제2 열원(64)으로 이루어진 병렬 회로로 안내된다. 기능적으로 볼 때, 도 13에 따른 제2 연결부(48)는, 도 5 및 도 6에서는 상호 접속이 제2 밸브 장치(49) 및 연결 라인(50)에 의해서 실현되고, 도 13에서는 상호 접속이 다만 제2 밸브 장치(81)에 의해서만 실현된다는 점에서만 도 5 및 도 6에 따른 제2 연결부(48)에 상응한다.
또한, 온도 조절 순환계(70)와 달리, 냉각기 회로 펌프(33)는 냉각기 회로(31) 내에서 제2 연결부(48)의 하류에 또는 제2 밸브 장치(81)의 하류에 배열되어 있다.
제2 스위칭 위치에서는, 순환계 라인(51)은 제2 밸브 장치(81)에서 차단되고, 냉각기(32)로부터 유래하는 브랜치도 마찬가지로 제2 밸브 장치(81)에서 차단된다. 배터리 바이패스 라인(54) 또는 견인 배터리(46)로부터 유래하는 냉각수 흐름은 냉각기 회로 펌프(33)로 그리고 제1 열원(35), 제2 열원(64) 및 응축기(3)로 이루어진 병렬 회로로 안내된다. 이와 같은 상황은, 제2 스위칭 위치에서는 예를 들어 병렬 회로{제1 및 제2 열원(35, 64) 그리고 응축기(3)}, 제4 열원(44) 및 선택적으로 견인 배터리(46) 및/또는 배터리 바이패스 라인(54)이 링 형태로 폐쇄된 상태에서 직렬로 상호 접속되어 있는 상황을 유도한다. 제1 밸브 장치(36)의 스위칭 위치에 따라, 병렬 회로와 제4 열원(44) 사이에는 선택적으로 제3 열원(41) 및 칠러(6)로 이루어진 직렬 회로가 존재하거나 존재하지 않는다.
따라서, 이와 같은 제3 실시예는 전술된 제1 및 제2 작동 상태에서는 냉각기 회로 펌프(33)와 배터리 펌프(43)의 직렬 상호 접속의 실현을 가능하게 한다. 이와 같은 작동 상태에서는 냉각기 회로 펌프(33)뿐만 아니라 배터리 펌프(43)까지도 제어되며, 이와 같은 사실은 배터리 펌프(43)의 더 적은 치수 설계를 유도할 수 있다. 일 방향 밸브(34)는 생략될 수 있다. 또한, 제2 밸브 장치(82)와 냉각기 회로 펌프(33) 사이에 배열된 온도 센서(82)도 제공되어 있는데, 그 이유는 이로 인해 견인 배터리(46) 또는 냉각기(32)의 복귀 온도가 검출될 수 있기 때문이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 온도 조절 순환계(90)를 보여준다. 본 실시예는 온도 조절 순환계(70)와 비교할 때에 칠러 바이패스 밸브(91) 및 칠러 바이패스 라인(92)을 추가로 구비한다.
칠러 바이패스 라인(92)은 배터리 브랜치(40)로부터 분기하고, (다만) 칠러(6)만을 우회하며, 재차 배터리 브랜치(40) 내부로 역으로 개방된다. 칠러 바이패스 밸브(91)에 의해서는, 제3 열원(41)으로부터 유래하는 냉각수 흐름이 선택적으로 칠러 바이패스 라인(92)을 통과하거나 칠러(6)를 통과해서 안내될 수 있다. 중간 위치도 생각할 수 있음으로써, 결과적으로 칠러 바이패스 라인(92)과 칠러(6)는 동시에 관류된다.
이미 언급된 바와 같이, 도 14에서는 각각 실선으로서 표시된 냉각수 브랜치는 냉각수에 의해 관류되고, 점선으로 표시된 냉각수 브랜치는 냉각수에 의해 관류되지 않는다.
이와 같은 실시예에 의해서는, 제1 작동 상태에서 제3 열원(41)의 관류 그리고 이어서 칠러 바이패스 라인(92)의 관류가 가능하다.
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 온도 조절 순환계(100)를 보여준다. 본 실시예는 온도 조절 순환계(70)와 비교할 때에 NT-냉각기(소위 저온 냉각기)를 추가로 구비한다. 이 NT-냉각기는 NT-냉각기 브랜치(102) 내에 배열되어 있고, 이 브랜치는 냉각기 회로 펌프(33)의 하류에서, 특히 냉각기 회로 펌프(33)와 일 방향 밸브(34) 사이에서 냉각기 회로(31)로부터 분기되고, 제2 연결부(103) 내부로, 보다 정확하게 말하자면 연결 라인(104) 내부로 개방된다. 연결 라인(104)은, 교점(105)에서 NT-냉각기 브랜치(102)가 상기 연결 라인 내부로 개방되고, 교점(105)에서 응축기 브랜치(71)가 상기 연결 라인으로부터 분기되며, 마찬가지로 교점(105)에서 제2 열원(64)의 브랜치가 상기 연결 라인으로부터 분기되고, 상기 교점(105)과 상기 지점(52) 사이에 일 방향 밸브(106)가 배열되어 있다는 점에서만 연결 라인(50)과 구별된다. 일 방향 밸브(106)는 다만 교점(105)으로부터 지점(52)으로의 관류만을 허용한다. 연결 라인(50)에 대한 연결 라인(104)의 이와 같은 차이점과 별개로, 제2 연결부(104)는 제2 연결부(48)에 상응한다.
더 나아가, 교점(105)과 NT-냉각기(101) 사이에는 일 방향 밸브(107)가 배열되어 있으며, 이 밸브는 다만 NT-냉각기(101)로부터 교점(105)을 향하는 방향으로의 유동만을 허용한다.
그 밖에는, 도 6의 온도 조절 순환계(70)에 대한 상세한 설명이 참조된다.
본 실시예에 의해서는, 응축기(3) 및 제2 열원(64)의 흐름 온도가 낮아질 수 있다.
도 16은 도 15의 온도 조절 순환계(100)의 제1 작동 상태를 보여준다.
온도 조절 순환계(100)의 이와 같은 제1 작동 상태는 가열 작동이다. 이때, 냉각 회로 펌프(33)는 작동하지 않으며, 2개의 냉각기(32 및 101)를 통과하는 역류는 일 방향 밸브(34 및 107)에 의해서 방지된다. 기능적인 측면에서 볼 때, 제1 작동 상태는 이와 같은 사항을 제외하고는 도 7에 도시된 제1 작동 상태에 상응한다.
이미 언급된 바와 같이, 도 16 및 도 17에서는 각각 실선으로서 표시된 냉각수 브랜치는 냉각수에 의해 관류되고, 점선으로 표시된 냉각수 브랜치는 냉각수에 의해 관류되지 않는다.
도 17은 도 15의 온도 조절 순환계(100)의 제2 작동 상태를 보여준다.
온도 조절 순환계(100)의 이와 같은 제2 작동 상태는 냉각 작동이다. 이때, 냉각 회로 펌프(33)는 작동하지 않는다. 일 방향 밸브(106)에 의해서는 지점(52)으로부터 응축기 브랜치(71) 및/또는 제2 열원(64)으로의 원치 않는 유동이 방지되는데, 왜냐하면 지점(52)에서는 냉각기 회로 펌프(33) 및 NT-냉각기(101)를 통과할 때의 압력 손실로 인해 교점(105)에서보다 높은 압력 레벨이 인가되기 때문이다.
이와 같은 제2 작동 상태는 실질적으로 도 9에 도시된 작동 상태에 상응하며, 이 경우에는 도 9에 도시된 작동 상태와 달리 2개의 냉각기(32 및 101)가 모두 관류되며, 이와 같은 사실은 이미 언급된 바와 같이 응축기(3) 및 제2 열원(64)의 더 낮은 흐름 온도를 유도한다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 온도 조절 순환계(110)를 보여준다. 본 실시예에서는 도 15의 제5 실시예에 따른 온도 조절 순환계(100)와의 차이점에 대해서만 논의되고, 그 외에는 제5 실시예에 따른 온도 조절 순환계에 대한 상세한 설명이 참조된다.
제2 밸브 장치(111)는, 2개의 분리된 라인이 밸브 연결부들 중 하나에 연결되어 있다는 점에서 제2 밸브 장치(49)와 구별된다. 제2 밸브 장치(111)의 제1 스위칭 위치에서는 이 밸브 연결부가 비활성화되거나 차단되어 있음으로써, 결과적으로 제2 밸브 장치(111)에 있는 2개의 라인도 상호 분리되어 있다. 제2 스위칭 위치에서는, 제2 밸브 장치(111)가 일 방향 밸브(47) 및 배터리 바이패스 라인(54)을 이들 2개의 분리된 라인과 연결한다. 이때, 이들 라인 중 하나는 연결 라인(50)이고, 다른 라인은 교점(112)으로 이어지며, 이 교점으로부터 응축기 브랜치(71)가 연장되어 제2 열원(64)에 대해 병렬로 상호 접속되어 있다.
NT-냉각기 브랜치(102)는 도 15와 달리 교점(112) 내부로 개방된다. 그렇기 때문에, 도 15의 일 방향 밸브(106)는 생략될 수 있다. 지점(52)으로부터 연결 라인(50)을 거쳐 응축기 브랜치(71) 및/또는 제2 열원(64)으로 이어지는 냉각 작동 중의 원치 않는 유동은 제2 밸브 장치(111)에 의해서 저지된다.
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 온도 조절 순환계(120)를 보여준다. 본 실시예에 대해서는 다만 도 6의 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계(70)와의 차이점만이 설명된다. 그 외에는 도 6의 제2 실시예에 따른 온도 조절 순환계에 대한 상세한 설명이 참조된다.
온도 조절 순환계(70)와 달리, 온도 조절 순환계(120)는 제2 밸브 장치(121)를 구비하며, 이 제2 밸브 장치는 3개의 스위칭 위치를 갖는다는 점에서 제2 밸브 장치(49)와 구별된다. 제2 밸브 장치(121)와 지점(52) 사이에서는 연결 라인(50)이 연장된다. 응축기 브랜치(71)와 제2 열원(64)으로 이루어진 병렬 회로는 제2 밸브 장치(121)로부터 제1 연결부(39)로 이어진다. 제2 밸브 장치(121)에 연결되어 있는 상기 병렬 회로의 측과 지점(52) 사이에는 일 방향 밸브(122)가 제공되어 있다.
제2 밸브 장치(121)의 제1 스위칭 위치에서는 냉각수 유동이 견인 배터리(46) 또는 배터리 바이패스 라인(54)으로부터 순환계 라인(51) 내부로 안내됨으로써, 결과적으로는 예를 들어 배터리 냉각 순환계(53)가 형성된다. 제2 밸브 장치(121)로부터 응축기 브랜치(71) 내부로의, 제2 열원(64)으로의 그리고 연결 라인(50) 내부로의 냉각수 유동은 차단된다.
제2 밸브 장치(121)의 제2 스위칭 위치에서는, 제2 밸브 장치(121)로부터 순환계 라인(51) 내부로의 냉각수 유동은 차단되고, 응축기 브랜치(71) 내부로의 그리고 제2 열원(64)으로의 냉각수 유동은 해제되며, 그리고 연결 라인(50) 내부로의 냉각수 유동은 차단된다.
제2 밸브 장치(121)의 제3 스위칭 위치에서는, 제2 밸브 장치(121)로부터 순환계 라인(51) 내부로의 냉각수 유동은 차단되고, 응축기 브랜치(71) 내부로의 그리고 제2 열원(64)으로의 냉각수 유동은 해제되며, 그리고 마찬가지로 연결 라인(50) 내부로의 냉각수 유동도 해제된다.
도 20은 본 발명의 제8 실시예에 따른 온도 조절 순환계(130)를 보여준다. 본 실시예에 대해서는 다만 도 18의 제6 실시예에 따른 온도 조절 순환계(110)와의 차이점만 설명되고, 그 외에는 제6 실시예에 따른 온도 조절 순환계에 대한 상세한 설명이 참조된다.
온도 조절 순환계(130)는 제2 밸브 장치(131)를 구비하며, 이 밸브 장치는 2개의 스위칭 위치 대신에 3개의 스위칭 위치를 갖는다는 점에서 제2 밸브 장치(111)와 구별된다.
제2 밸브 장치(131)의 제1 스위칭 위치에서는, 냉각수 유동이 견인 배터리(46) 또는 배터리 바이패스 라인(54)으로부터 순환계 라인(51) 내부로 안내됨으로써, 결과적으로는 예를 들어 배터리 냉각 순환계(53)가 형성된다. 제2 밸브 장치(131)로부터 응축기 브랜치(71) 내부로의, 제2 열원(64)으로의 그리고 연결 라인(50) 내부로의 냉각수 유동은 차단된다.
제2 밸브 장치(131)의 제2 스위칭 위치에서는, 제2 밸브 장치(131)로부터 순환계 라인(51) 내부로의 냉각수 유동은 차단되고, 응축기 브랜치(71) 내부로의 그리고 제2 열원(64)으로의 냉각수 유동은 해제되며, 그리고 연결 라인(50) 내부로의 냉각수 유동은 차단된다.
제2 밸브 장치(131)의 제3 스위칭 위치에서는, 제2 밸브 장치(131)로부터 순환계 라인(51) 내부로의 냉각수 유동은 차단되고, 응축기 브랜치(71) 내부로의 그리고 제2 열원(64)으로의 냉각수 유동은 해제되며, 그리고 연결 라인(50) 내부로의 냉각수 유동도 마찬가지로 해제된다.
도 21은 도 20의 온도 조절 순환계(130)의 일 작동 상태를 도시한다. 이미 언급된 바와 같이, 도 21에서는 각각 실선으로서 표시된 냉각수 브랜치는 냉각수에 의해 관류되고, 점선으로 표시된 냉각수 브랜치는 냉각수에 의해 관류되지 않는다.
이 작동 상태에서는 냉각기 회로 펌프(33)가 작동되지 않는다. 연결 라인(50)의 차단에 의해서는, 제1 열원(35)의 관류가 저지된다. 이와 같은 상황은, 제1 열원(35)이 체적 흐름을 요구하지 않고 또한 가열 전력도 생성하지 않는 경우 특히 타당하다. 따라서, 응축기(3) 및 제2 열원(64)의 가열 전력이 목적 지향적으로 견인 배터리(46) 또는 칠러(6)에 공급될 수 있음으로써, 결과적으로 제1 열원(35)의 축열체는 가열될 필요가 없게 된다. 추가적으로는, 제1 열원(35)이 관류될 필요가 없기 때문에 유압적인 장점도 나타나며, 이와 같은 상황은 더 우수한 효율, 응축기 브랜치(71) 및 제2 열원(64)을 경유하는 더 높은 체적 흐름 또는 배터리 펌프(43)의 더 작은 치수 설계를 결과로서 낳는다.
도 22는 본 발명의 제9 실시예에 따른 온도 조절 순환계(140)를 보여준다. 본 실시예에 대해서는 다만 도 13의 제3 실시예에 따른 온도 조절 순환계(80)와의 차이점만 설명되고, 그 외에는 도 13의 제3 실시예에 따른 온도 조절 순환계에 대한 상세한 설명이 참조된다.
온도 조절 순환계(80)와 마찬가지로, 온도 조절 순환계(140)도 제2 연결부(48)에 다만 제2 밸브 장치(141)만을 구비하고 연결 라인(50)은 구비하지 않는다. 이때, 제2 밸브 장치(141)는, 이 제2 밸브 장치(141)가 제2 밸브 장치(81)의 설명된 2개의 스위칭 위치에 추가하여 제3 스위칭 위치를 갖는다는 점에서 제2 밸브 장치(81)와 구별된다. 배터리 냉각 순환계(53) 내에서의 제2 밸브 장치(141)의 배치는 제2 밸브 장치(81)의 배치에 상응한다.
밸브 장치(141)의 제3 스위칭 위치에서는 배터리 냉각 회로(53)가 중단되는데, 다시 말하자면 배터리 바이패스 라인(54) 또는 견인 배터리(46)로부터 유래하는 냉각수 흐름이 차단된다. 이와 동시에 냉각기 회로(31)가 형성되는데, 다시 말하자면 냉각기(32)로부터 유래하는 냉각수 흐름이 응축기 브랜치(71), 제1 열원(35) 및 제2 열원(64)으로 이루어진 병렬 회로로 계속 안내된다.
온도 조절 순환계(80)에 대한 온도 조절 순환계(140)의 또 다른 차이점은, 온도 조절 순환계(140)에서는 응축기 브랜치 밸브(61) 및 온도 조절 순환계(80)의 제1 밸브 장치(36)가 결합되어 제1 밸브 장치(142)를 형성한다는 점에 있다. 다시 말해, 온도 조절 순환계(140)의 제1 밸브 장치(142)는 응축기 브랜치 밸브(61) 및 제1 밸브 장치(36)와 동일한 상호 접속 상태 및 기능성을 함께 허용하며, 이 목적을 위해 밸브 장치(142)는 4개 이상의 스위칭 위치를 갖는다. 제1 밸브 장치(142)는 제1 연결부(39)에 배열되어 있다.
밸브의 합류에 의해서는, 응축기 브랜치(143)가 응축기(3)를 구비하지만 응축기 브랜치 밸브는 더 이상 구비하지 않는다. 응축기 브랜치(143)가 일 단부에서는 제1 열원(35) 및 제2 열원(64)의 입구 측과 연결되어 있다. 응축기 브랜치(143)의 다른 단부는 제1 밸브 장치(142)의 입구 연결부에 직접 연결되어 있다. 상기 입구 연결부와 별개의 입구 연결부에는 제1 열원(35) 및 제2 열원(64)의 출구 측이 연결되어 있다. 밸브 장치(142)의 2개의 출구 연결부 중 하나에는 배터리 브랜치(40)가 연결되어 있고, 다른 하나는 냉각수를 냉각기 회로(31)를 따라서 제3 연결부(56)로 계속 안내한다.
제1 밸브 장치(142)는 이전에 설명된 모든 실시예에서 응축기 브랜치 밸브(61) 및 제1 밸브 장치(36)를 대신해서 사용될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 작동 상태는 완료된 것이 아니며, 당업자는 확실하게 도시된 회로도 및 열 관리 시스템의 기능성을 참조하여 또 다른 작동 모드들을 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명이 도면부 및 선행하는 명세서 내에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 이와 같은 상세한 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로서 이해되어야만 하며, 본 발명을 개시된 실시예로 한정하려는 의도는 아니다. 특정의 특징부들이 다양한 종속 청구항들에 언급되어 있다는 단순한 사실은 이와 같은 특징부들의 조합이 또한 바람직하게 이용될 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다.
1: 냉동 순환계
2: 냉매 압축기
3: 응축기
4: 액체 수집기
5: 공조 증발기
6: 칠러
7: 내부 열 교환기
8: 증발기 밸브
9: 칠러 밸브
10: 일 방향 밸브
11: 공조 장치
12: 압력-온도 센서
13: 압력-온도 센서
14: 냉동 순환계
15: 가열 응축기
16: 온도 센서
17: 압력-온도 센서
18: 냉동 순환계
19: 제1 밸브
20: 복귀 라인
21: 제2 밸브
22: 주 순환계
23: 냉동 순환계
24: 체크 밸브
25: 바이패스 라인
26: 바이패스 밸브
27: 복귀 라인
30: 온도 조절 순환계
31: 냉각기 회로
32: 냉각기
33: 냉각기 회로 펌프
34: 일 방향 밸브
35: 제1 열원
36: 제1 밸브 장치
37: 팬
38: 냉각수 균형 용기
39: 제1 연결부
40: 배터리 브랜치
41: 제3 열원
43: 배터리 펌프
44: 제4 열원
45: 배터리 바이패스 밸브
46: 견인 배터리
47: 일 방향 밸브
48: 제2 연결부
49: 제2 밸브 장치
50: 연결부 라인
51: 순환계 라인
52: 지점
53: 배터리 냉각 순환계
54: 배터리 바이패스 라인
55: 제3 연결부
56: 연결 라인
58: 응축기 브랜치 펌프
59: 전기 히터
60: 가열 열 교환기
61: 응축기 브랜치 밸브
62: 복귀 라인
63: 일 방향 밸브
64: 제2 열원
65: 온도 센서
66: 온도 센서
67: 온도 센서
70: 온도 조절 순환계
71: 응축기 브랜치
80: 온도 조절 순환계
81: 제2 밸브 장치
82: 온도 센서
90: 온도 조절 순환계
91: 칠러 바이패스 밸브
92: 칠러 바이패스 라인
100: 온도 조절 순환계
101: NT-냉각기
102: NT-냉각기 브랜치
103: 제1 연결부
104: 연결 라인
105: 교점
106: 일 방향 밸브
107: 일 방향 밸브
110: 온도 조절 순환계
111: 제2 밸브 장치
112: 교점
120: 온도 조절 순환계
121: 제2 밸브 장치
122: 일 방향 밸브
130: 온도 조절 순환계
131: 제2 밸브 장치
140: 온도 조절 순환계
141: 제2 밸브 장치
142: 제1 밸브 장치
143: 응축기 브랜치
2: 냉매 압축기
3: 응축기
4: 액체 수집기
5: 공조 증발기
6: 칠러
7: 내부 열 교환기
8: 증발기 밸브
9: 칠러 밸브
10: 일 방향 밸브
11: 공조 장치
12: 압력-온도 센서
13: 압력-온도 센서
14: 냉동 순환계
15: 가열 응축기
16: 온도 센서
17: 압력-온도 센서
18: 냉동 순환계
19: 제1 밸브
20: 복귀 라인
21: 제2 밸브
22: 주 순환계
23: 냉동 순환계
24: 체크 밸브
25: 바이패스 라인
26: 바이패스 밸브
27: 복귀 라인
30: 온도 조절 순환계
31: 냉각기 회로
32: 냉각기
33: 냉각기 회로 펌프
34: 일 방향 밸브
35: 제1 열원
36: 제1 밸브 장치
37: 팬
38: 냉각수 균형 용기
39: 제1 연결부
40: 배터리 브랜치
41: 제3 열원
43: 배터리 펌프
44: 제4 열원
45: 배터리 바이패스 밸브
46: 견인 배터리
47: 일 방향 밸브
48: 제2 연결부
49: 제2 밸브 장치
50: 연결부 라인
51: 순환계 라인
52: 지점
53: 배터리 냉각 순환계
54: 배터리 바이패스 라인
55: 제3 연결부
56: 연결 라인
58: 응축기 브랜치 펌프
59: 전기 히터
60: 가열 열 교환기
61: 응축기 브랜치 밸브
62: 복귀 라인
63: 일 방향 밸브
64: 제2 열원
65: 온도 센서
66: 온도 센서
67: 온도 센서
70: 온도 조절 순환계
71: 응축기 브랜치
80: 온도 조절 순환계
81: 제2 밸브 장치
82: 온도 센서
90: 온도 조절 순환계
91: 칠러 바이패스 밸브
92: 칠러 바이패스 라인
100: 온도 조절 순환계
101: NT-냉각기
102: NT-냉각기 브랜치
103: 제1 연결부
104: 연결 라인
105: 교점
106: 일 방향 밸브
107: 일 방향 밸브
110: 온도 조절 순환계
111: 제2 밸브 장치
112: 교점
120: 온도 조절 순환계
121: 제2 밸브 장치
122: 일 방향 밸브
130: 온도 조절 순환계
131: 제2 밸브 장치
140: 온도 조절 순환계
141: 제2 밸브 장치
142: 제1 밸브 장치
143: 응축기 브랜치
Claims (15)
- 냉각기 회로(31)를 구비하며, 상기 냉각기 회로 내에는 냉각기(32), 냉각기 회로 펌프(33) 및 제1 열원(35)이 직렬로 상호 접속되어 있으며;
배터리 브랜치(40)를 구비하며, 상기 배터리 브랜치 내에는 칠러(chiller)(6)와 견인 배터리(traction battery)(46)가 직렬로 상호 접속되어 있으며, 상기 칠러(6)는 냉매 순환계(1; 14; 18; 23)로부터 분리된 상태에서 배터리 브랜치(40)에 의해 유체 공학적으로 관류될 수 있으며;
제1 연결부(39)를 구비하며, 상기 제1 연결부는 냉각기 회로(31) 내에서 제1 열원(35)의 하류에 그리고 냉각기(32)의 상류에 배열되어 있으며, 상기 제1 연결부(39)에서는 제1 밸브 장치(36; 142)에 의해 냉각수가 배터리 브랜치(40) 내로 선택적으로 도입될 수 있으며;
제2 연결부(48)를 구비하며, 상기 제2 연결부는 배터리 브랜치(40)로부터 냉각기(32)의 하류에 그리고 제1 열원(35)의 상류에 있는 냉각기 회로(31)의 지점(52)으로 안내되고, 상기 지점은 선택적으로 배터리 브랜치(40) 및 냉각기 회로(31)와 유체 안내 방식으로 연결될 수 있는 제2 밸브 장치(49; 81; 111; 121; 131; 141)를 구비하며 그리고/또는 칠러(6)와 견인 배터리(46)는 하나의 링 형태의 배터리 순환계(53)로 상호 접속될 수 있으며; 그리고
배터리 브랜치(40)와 냉각기 회로(31) 사이에 있는 제3 연결부(55)를 구비하며, 상기 배터리 브랜치(40) 내에서 제1 연결부(39)와 제3 연결부(48; 103) 사이에는 칠러(6)가 배열되어 있는, 자동차용 열 관리 시스템으로서,
제2 연결부(48; 103)와 제1 연결부(39) 사이에서 진행하는 응축기 브랜치(57; 71; 143)를 구비하며, 상기 응축기 브랜치(57; 71; 143)는 응축기(3)를 구비하고, 상기 응축기(3)는 응축기 브랜치(57; 71; 143)로부터 유체 공학적으로 분리된 상태에서 또한 냉매 순환계(1; 14; 18; 23)에 의해서도 관류될 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차용 열 관리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 응축기 브랜치(57; 71; 143)가 제2 연결부(48; 103)와 제1 연결부(39) 사이에서 제1 열원(35)을 우회하여 진행하는, 열 관리 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 응축기 브랜치(57; 71; 143)를 통과하는 관류가 관류 제어 밸브(61) 또는 제1 밸브 장치(142)에 의해서 조정되는, 열 관리 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 열원(35)을 우회하고 응축기 브랜치(57; 71; 143)와 평행하게, 제2 연결부(48; 103)와 제1 연결부(39) 사이에서 진행하는 브랜치를 더 구비하며, 상기 추가 브랜치 내에는 제2 열원(64)이 배열되어 있는, 열 관리 시스템.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 브랜치(40)가 제1 연결부(39)와 칠러(6) 사이에 열원(41)을 구비하는, 열 관리 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 브랜치(40)가 제3 연결부(55)와 견인 배터리(46) 사이에 열원(44)을 구비하는, 열 관리 시스템.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축기 브랜치(57) 내에 가열 열 교환기(60)가 배열되어 있는, 열 관리 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 브랜치(40)로부터 분기되어 견인 배터리(46)를 우회하고 재차 배터리 브랜치(40)로 합류하는 배터리 바이패스 라인(54)을 더 구비하는, 열 관리 시스템.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칠러(6)의 상류에서 배터리 브랜치(40)로부터 분기되어 칠러(6)의 하류에서 배터리 브랜치(40)로 합류하는 칠러 바이패스 라인(92)을 더 구비하는, 열 관리 시스템.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 연결부(48; 103)는, 제2 밸브 장치(49; 111; 121; 131)에 직접 연결되어 있으며 냉각기(32)의 하류에 있고 제1 열원(35)의 상류에 있는 냉각기 회로(31)의 지점(52)으로 안내하는 연결 라인(50; 104)을 더 구비하는, 열 관리 시스템.
- 제10항에 있어서, NT-냉각기(101)를 더 구비하며, 상기 NT-냉각기로부터는 냉각기 회로(31)의 공급 라인이 분기되고, 상기 NT-냉각기의 배출 라인은 연결 라인(104) 내로 개방되며, 상기 합류 지점과 냉각기 회로(31) 사이에서 연결 라인(104) 내에는 일 방향 밸브(106)가 배열되어 있고, 상기 밸브는 냉각기 회로(31)로부터 연결 라인(104) 내부로의 유동을 차단하는, 열 관리 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 응축기 브랜치(57; 71)가 연결 라인(104)으로부터 분기되는, 열 관리 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 응축기 브랜치(57; 71)가 제2 밸브 장치에 직접 연결되어 있고, 상기 제2 밸브 장치(111; 121; 131)는 연결 라인(111; 121; 131) 및 응축기 브랜치(57; 71)가 동시에 차단되어 있는 스위칭 위치를 갖는, 열 관리 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 제2 밸브 장치(111; 121; 131)가 3개 이상의 스위칭 위치를 가지며,
제1 스위칭 위치에서는 칠러(6) 및 견인 배터리(46)가 링 형태로 폐쇄된 배터리 순환계(53)에 상호 접속될 수 있고,
제2 스위칭 위치에서는 배터리 브랜치(40)가 유체 안내 방식으로 응축기 브랜치(57; 71)와 연결되어 있고, 연결 라인(50)은 차단되어 있으며, 그리고
제3 스위칭 위치에서는 배터리 브랜치(40)가 유체 안내 방식으로 응축기 브랜치(57; 71) 및 연결 라인(50)과 동시에 연결되어 있는, 열 관리 시스템. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 열 관리 시스템을 갖춘, 자동차.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20240115 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application |