자동차 히트펌프 시스템
전통적인 자동차 에어컨 시스템의 개략도
전통적인 자동차 에어컨 시스템에서 냉매는 고압 가스, 고압 액체, 저압 액체, 저압 가스의 네 가지 주요 상태로 존재합니다. 이 네 가지 상태를 연결하는 네 가지 주요 구성 요소는 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기입니다. 압축기는 파이프라인의 냉매를 압축합니다. 냉매는 엔진룸 전면에 있는 응축기에서 기체에서 액체로 응축됩니다. 이 과정에서 열이 방출됩니다. 팽창 밸브를 통과한 후 액체 냉매의 압력이 갑자기 감소합니다. 결국에는 객실 내부의 증발기에서 기화되어 많은 열을 흡수합니다. 이를 통해 객실 내 냉각 효과를 얻을 수 있습니다. 여기에 언급된 파이프라인의 냉매(냉매라고도 함)는 쉽게 기화하고 액화하여 열 전달을 촉진하는 특성을 가지고 있습니다. 가장 초기에 널리 사용된 냉매는 프레온(Freon)이었습니다. 나중에 프레온이 오존층을 손상시키므로 점차적으로 자동차 에어컨 응용 분야에서 R134A라는 브랜드 이름의 테트라플루오로에탄으로 대체되었습니다. 최근에는 환경 보호에 대한 중요성이 더욱 강조되면서 냉매도 점차 이산화탄소 냉매 쪽으로 발전하고 있습니다.
히트펌프 열 관리 작동 방식
히트펌프 시스템을 도입하게 된 주된 이유는 순수 전기차나 순수 전기 주행을 지원하는 플러그인 하이브리드 차량이 더 이상 엔진을 안정적인 난방 열원으로 사용할 수 없기 때문이다. 따라서 히트펌프 시스템이 도입되기 이전에는 전기자동차 공조시스템의 난방 기능은 주로 저항형 PTC(Positive Temp Coefficient) 히터라고도 불리는 전기히터에 의해 완성되었다. 그리고 직접적인 전기 가열로 인해 발생하는 열은 배터리의 전력과 주행 거리를 크게 감소시킨다는 것을 알아야 합니다. 통계에 따르면, 겨울에 운전하고 전기 난방을 기반으로 에어컨 난방 기능을 켜면 전기의 거의 절반이 난방에 사용됩니다. 주행에 필요한 전력은 절반만 남습니다. 난방에 히트펌프 시스템을 사용하면 주행거리가 크게 늘어납니다.
히트펌프 열관리 시스템 냉각 모드
실제로 히트펌프 열관리 시스템에는 다수의 펌프와 밸브로 제어되지만 히트펌프 히트펌프라는 구성요소는 없다. 히트펌프 시스템은 낮은 곳에서 높은 곳으로 물을 이동시키는 워터펌프와 유사한 특성을 갖고 있어 히트펌프라고 불린다. 전체 히트펌프 시스템은 온도가 낮은 곳에서 온도가 높은 곳으로 열을 이동할 수 있습니다. 예를 들어 여름에는 히트펌프 시스템이 차량 외부의 낮은 온도를 가져오지 않습니다. 오히려 자동차 내부의 열기를 외부로 내보내는 역할을 합니다. 이로써 냉각 효과를 달성합니다.
히트펌프 열관리 시스템의 난방모드
이에 따라 겨울철 난방 시 히트펌프 시스템이 차량 외부의 열을 차량 내부로 전달합니다. 그렇다면 다시 묻고 싶을 수도 있습니다. 자동차 외부가 영하 수십도인 경우에도 열이 내부로 전달될 수 있습니까? 앞서 언급했듯이 영하 수십도의 온도에서도 여전히 열이 있습니다. 열이 있으면 운반이 가능합니다.
그렇다면 히트펌프 시스템을 자동차 에어컨 시스템에 어떻게 적용할 수 있을까?
첫째, 열은 주변 환경에서 히트펌프 시스템으로 유입됩니다. 둘째, 열을 압축하여 가열합니다. 그런 다음 열은 기내의 차가운 공기를 가열하여 따뜻하게 만드는 데 사용됩니다. 가열된 공기는 실내로 보내지고, 감압 후 열은 저온열로 변환되어 차량 외부로 배출됩니다. 히트펌프 시스템은 난방 및 냉방 조건을 모두 고려해야 합니다. 스톱 밸브 SV1 및 SV4가 차단되고 SV5가 켜지면 시스템이 가열 모드로 작동합니다. 냉방 모드에서 차량의 증발기는 난방 모드에서 응축기로 사용되어 뜨거운 응축기와 함께 실내에 열을 제공합니다. 난방 모드에서 히트펌프 열 관리 시스템은 파란색 냉각수 파이프라인의 모터, 전자 제어 장치 및 충전기의 폐열을 열교환기를 통해 빨간색 냉매 에어컨 파이프라인으로 전달하여 실내에 열을 공급할 수도 있습니다. 스톱 밸브 SV1 및 SV4가 켜지고 SV5가 꺼지면 시스템은 냉방 모드에서 작동하고 냉방 모드의 해당 실외 응축기는 난방 모드의 증발기로 사용됩니다.
