액체 저장 탱크가 장착된 전기차용 R290 히트펌프 시스템에 대해 회수 순환 모드 및 보충 순환 모드에서 냉매 충전량이 시스템 순환 상태 및 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 시스템 실험을 통해 충전량 증가 과정에서 '완만한 시기'가 존재하며, 이 구간 내에서 시스템 순환 상태가 거의 변하지 않고 COP가 최대값에 도달함을 발견하였다. 완만한 시기 외부에서는 냉매 증발 압력, 과냉도, 증발기 입구 건도는 충전량 증가에 따라 상승하며, 압축기 흡기 및 배기 과열도는 감소한다. 두 가지 순환 모드의 완만한 시기 충전량 구간이 다르며(회수 순환 260～290 g, 보충 순환 270～300 g), 이는 시스템 내부 냉매 밀도 분포 차이에 기인한다. 완만한 시기 길이를 바탕으로 계산된 저장 탱크 유효 저장 액 비율은 각각 35.6%와 36.1%로 저장 탱크 성능 평가 지표로 활용할 수 있다. 추가 분석 결과 완만한 시기를 포함하는 더 넓은 충전량 구간 내에 성능 플랫폼 시기가 존재하며, 시스템 냉방량과 COP는 거의 안정적으로 유지되어 최적 성능에서 시스템의 사용 가능한 충전량 범위를 정량화할 수 있다. 두 순환 모드의 성능 플랫폼 시기를 비교함으로써 전 작업 조건에서 최적의 공통 충전량을 결정할 수 있으며, 본 시스템의 최적 충전량은 270 g이다. 극한 환경 시험에서는 -20 ℃ 난방 조건과 43 ℃ 냉방 조건 모두에서 시스템이 양호한 성능을 나타내어 제안한 방법의 유효성을 검증하였다.

전기차; R290 히트펌프; 저장 탱크; 충전량; 순환 특성