전기차 승객실의 겨울 난방은 차량용 에어컨 시스템에 의존하며, 출풍 온도를 설정값까지 빠르게 올릴 필요가 있다. 현재 차량용 에어컨 시스템은 역카르노형 히트펌프 사이클을 널리 사용하고 있으며, 저온 환경에서 난방량 부족 문제가 있어 콜드 스타트 시 출풍 온도가 설정값에 빠르게 도달하지 못한다. 저온 난방 조건에서 차량용 에어컨 시스템이 충분한 난방량을 제공하도록 고압 측 냉매를 저압 측으로 바이패스하는 열기 바이패스형 히트펌프 사이클을 역카르노형 히트펌프 사이클 대신 적용하여 압축기의 흡입 압력을 높여 저온 난방 조건에서 압축기가 안정적으로 작동하도록 한다. 본 논문에서는 단계별 열기 바이패스 난방 제어 방안을 제안하였으며, 시스템에 배기 쓰로틀 밸브를 추가하여 고압 형성 시간을 단축하였다. R290 기반 열기 바이패스 히트펌프 사이클 시뮬레이션 모델을 구축하고 실험대를 통해 시뮬레이션 모델을 보정하였다. 열기 바이패스형과 역카르노형 히트펌프 사이클의 저온 난방 성능 차이를 시뮬레이션으로 연구하였으며, 이를 바탕으로 제어 전략 최적화 효과를 검증하였다. 결과는 -25 ℃ 및 -20 ℃ 저온 조건에서 열기 바이패스형 히트펌프 사이클의 난방 성능이 역카르노형보다 우수하며, 최적화 이전 제어 전략과 비교할 때 최적화된 제어 전략은 출풍 온도가 설정값에 도달하는 시간을 36% 단축할 수 있음을 보여주었다.

차량 에어컨;열기 바이패스;제어 전략;저온 난방;출풍 온도