이차 루프 히트펌프 시스템을 사용한 전기 자동차의 열관리 시스템 성능 평가

Abstract

현재 전기 자동차의 히트펌프 시스템에는 HFC(Hydrofluorocarbons) 계열 냉매인 R134a를 주로 사용 하고 있다. 하지만 HFC 계열의 냉매는 지구온난화지수(GWP : Global Warming Potential)가 높기 때문 에 교토의정서와 키갈리 개정의정서가 발의되면서 규제를 만족할 수 있는 대체 냉매의 필요성이 증가 하고 있다. 또한 전기자동차는 차량 열관리 및 냉난방을 위해 배터리의 전력을 사용하며, 이는 전기자 동차의 주행거리를 크게 감소시킨다. 따라서 대체 냉매와 차량 열관리 시스템 성능 개선에 관한 연구 가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 대체 냉매 중 R290을 이용한 이차 루프 히트펌프 시스템 (Secondary Loop Heat Pump System)을 사용한 전기 자동차 시스템 모델을 개발하였다. 가연성인 R290 냉매를 차량의 히트펌프 시스템으로 사용하기 위해서는 가연성 냉매의 실내 유입을 방지하기 위해 추 가적인 냉각수 회로를 사용하는 이차루프 시스템의 개발이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 이차 루프 히트펌프 시스템을 사용한 전기 자동차의 열관리 성능을 평가하기 위한 모델을 GT-Suite 환경에서 개 발하였다. 모델은 차량 파워트레인, 이차 루프 히트펌프 시스템, 열관리 시스템을 포함한 전기 자동차 통합 시스템 모델로 구성하였으며, 시스템 모델은 동적 상황에서 성능과 특성을 모사할 수 있도록 개 발하였다. 모델은 단품 및 시스템 시험 결과를 이용하여 검증하였다. 검증된 모델을 이용하여 외기온 및 냉난방 모드(시나리오)에 따른 이차루프 히트펌프 시스템의 성능 및 차량의 열관리 시스템 성능을 평가하였다.