히트펌프 시스템은 신에너지 상용차 열관리 시스템의 핵심 부품으로서, 에너지 효율 최적화와 다중 모드 협동 제어가 차량의 주행 거리 및 경제성 향상에 중요한 의미가 있다. 본 논문에서는 R134a를 순환 작업 유체로 사용하여 비례적분(PI) 제어 알고리즘에 기반한 다변수 협동 제어 구조를 구축하였으며, Amesim 시뮬레이션을 통해 다양한 환경 조건에서 히트펌프 시스템의 동적 성능 특성을 체계적으로 연구하였다. 주요 내용은 40℃ 고온 냉방과 -15~0℃의 넓은 범위 저온 난방 두 가지 대표 작업 조건을 중심으로 공기원 히트펌프, 수원 히트펌프 및 이중원 결합 히트펌프 등의 다중 모드 계층 제어 전략을 제안하고, 전동기 잔열 단계적 활용 모델을 구축한 것이다. 결과에 따르면, 이중 목표 냉방 모드에서 시스템은 200초 이내에 배터리 팩과 탑승자실 온도 제어를 달성할 수 있으며, 압축기 출력은 약 7kW로 안정적이고 성능 계수(COP)는 2.5~3.0에 달한다; 저온 난방 조건에서는 이중원 히트펌프 모드의 난방 COP가 2.1을 돌파하여 기존의 양온도 가열(PTC) 방식 대비 60%의 에너지 절감 효과가 있다.

전기차; 상용차; 히트펌프; 난방 전략