KR100680369B1 - 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템 및 그의 방법 - Google Patents

차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템 및 그의 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 보조 히터인 PTC 히터의 구동 제어 기술로서, 이를 위한 시스템 구성은 1단, 2단 및 3단의 각 단에 해당하는 가열체 구조를 갖는 PTC 히터와; 상기 PTC 히터의 1단 구동제어를 위해 1단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제1 릴레이측으로 제어신호를 출력하는 ECU와; 및 상기 ECU를 통해 PTC 히터의 1단 구동이 이루어진 상태에서, PTC 히터의 2단 및 3단 구동제어를 위해 2단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제2 릴레이와 3단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제3 릴레이측으로 제어신호를 각각 출력하는 히터 콘트롤러로 구성된다.
PTC, 히터, 릴레이, ECU, 콘트롤러

Description

차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템 및 그의 방법 {A system and a method for multistage control of PTC heater}
도 1은 본 발명에 따른 PTC 히터의 다단 제어 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 PTC 히터의 각 단 작동부 형성 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 PTC 히터의 다단 제어 방법 흐름도.
<도면부호의 설명>
10 PTC 히터 10a 1단 PTC 작동부
10b 2단 PTC 작동부 10c 3단 PTC 작동부
20 ECU 30 히터 콘트롤러
본 발명은 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템 및 그의 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량용 보조히터 중 PTC 히터의 1단 작동을 ECU의 제어신호하에 구동을 이루고, 2단 및 3단 작동은 해당 컨트롤러의 제어신호하에 구동되도록 한 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템 및 그의 방법에 관한 것이다. 참고로, 상기 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터는 당업자에게 알려진 바 와 같이, 공기가열식 보조 히터를 의미한다.
종래 공기가열식 보조히터인 PTC 히터는 1단, 2단 및 3단의 가열체 구조로 되어 있으며, 각 단의 가열체는 해당 릴레이의 동작에 의해 작동된다. 또한, 히터 즉, 블로워를 작동해야만 전원이 인가되어 1단부터 작동이 이루어지며, 배터리의 전압상태에 의해 2, 3단으로 순차적으로 작동되게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 종래에는 블로워를 작동하지 않을 경우 히터 내부는 무풍상태가 되며, 이때 PTC 히터가 작동하는 경우 과열의 발생으로 인해 화재 위험성이 뒤따른다. 즉, 종래 시스템 구조에서 PTC 히터 작동은 반드시 블로워 작동 후에만 작동이 이루어지도록 구성되어 있다. 하지만, PTC 히터의 경우 전원 인가후 히터의 가열이 이루어지려면 최소 20초 이상의 시간이 필요하며 또한 블로워의 작동 후에만 작동이 이루어지므로, 사용자가 히터 시스템을 작동시키는 초기에는 찬바람이 나오게 된다. 그리고, 사용자는 찬바람 토출로 인해 블로워를 오프하게 되는데, 이때 PTC 히터도 오프 상태가 되므로 상기와 같은 작동들이 반복적으로 이루어지게 된다.
즉, PTC 히터는 공기 가열방식으로 급속 난방을 위한 보조히터이지만, 초기 사용시 냉풍의 토출로 인해 PTC 히터의 활용도가 저하되는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 보조히터인 PTC 히터의 1단 작동을 ECU의 제어신호하에 구동을 이루고, 2단 및 3단 작동은 해당 컨트롤러의 제어신호하에 구동되도록 함으로써, 보조히터의 작동이 필요한 상황에서 블로워를 동작시키지 않아도 자동으로 보조히터의 1단 작동으로 히터 내부가 예열될 수 있도록 한 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템 및 그의 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한, 본 발명에 따른 PTC 히터 구동 제어 시스템은,
1단, 2단 및 3단의 각 단에 해당하는 가열체 구조를 갖는 PTC 히터와;
상기 PTC 히터의 1단 구동제어를 위해 1단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제1 릴레이측으로 제어신호를 출력하는 ECU와; 및
상기 ECU를 통해 PTC 히터의 1단 구동이 이루어진 상태에서, PTC 히터의 2단 및 3단 구동제어를 위해 2단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제2 릴레이와 3단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제3 릴레이측으로 제어신호를 각각 출력하는 히터 콘트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시스템 구성을 통한 PTC 히터 구동 제어 방법은,
차량 시동 후, PTC 히터의 1단 구동조건 만족여부 판단 단계;
PTC 히터의 1단 구동조건 만족으로 ECU의 제어신호에 따라 PTC 히터의 1단 구동 온 단계;
PTC 히터의 1단 구동 후 시간 지연 단계;
시간 지연 후 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 있는 상태인 경우 PTC 히터의 2단 구동 온 단계;
PTC 히터의 2단 구동 후 시간 지연 단계;
시간 지연 후 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 있는 상태인 경우 현 배터리 전압이 제1 설정값 이상인지 여부 판단 단계;
현 배터리 전압이 제1 설정값 이상인 경우 PTC 히터의 3단 구동 온 단계;
PTC 히터의 3단 구동 후 현 배터리 전압이 제2 설정값 이하인지 여부 판단 단계; 및
현 배터리 전압이 제2 설정값 이하인 경우 PTC 히터의 3단 구동을 오프한 후 상기 PTC 2단 구동 후 시간 지연 단계로 리턴하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
본 실시예에 따른 차량용 보조히터인 PTC 히터의 다단 구동 제어 시스템 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 시스템 구성은,
1단, 2단 및 3단의 각 단에 해당하는 가열체 구조를 갖는 PTC 히터(10)와;
상기 PTC 히터(10)의 1단 구동제어를 위해 1단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제1 릴레이(RLY1)측으로 제어신호를 출력하는 ECU(20)와; 및
상기 ECU(20)를 통해 PTC 히터(10)의 1단 구동이 이루어진 상태에서, PTC 히터(10)의 2단 및 3단 구동제어를 위해 2단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제2 릴레이(RLY2)와 3단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제3 릴레이(RLY3)측으로 제어신호를 각각 출력하는 히터 콘트롤러(30)로 구성된다.
상기의 구성에서, 본 실시예에 따른 PTC 히터(10)의 각 단(1단, 2단 및 3단)의 구동을 위한 12V의 전압이 각 릴레이(RLY1 ~ RLY3)측으로 인가된다.
또한, 상기 PTC 히터의 각 단 작동부의 위치 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 1단 PTC 작동부(10a)는 PTC 히터(10)의 코어(core) 중앙에 위치하며, 2단 및 3단 PTC 작동부(10b, 10c)는 상기 1단 PTC 작동부(10a)를 중심으로 좌,우 양측면상에 각각 위치하도록 함으로써 과열의 발생을 방지할 수 있도록 하였다. 참고로, 상기 도 2에서 화살표는 히터 내부에서 열의 이동경로를 의미한다.
상기와 같은 시스템 구성을 갖는, 본 실시예에 따른 차량용 보조히터인 PTC 히터의 다단 구동 제어 방법을 흐름도인 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 차량의 시동이 이루어지면 먼저, ECU에서 PTC 히터의 1단 구동조건 만족여부를 판단한다[S10, S20]. 상기에서, PTC 히터의 1단 구동조건으로는 외기온이 15℃ 이하이고, 엔진 RPM이 600 이상이고, 냉각수온이 80℃ 이하인 상태이다.
상기 S20 단계에서, PTC 히터의 1단 구동조건을 만족하는 경우에는 ECU의 제어신호에 따라 PTC 히터의 1단 구동을 이룬 후 설정된 시간동안 시간 지연을 이룬다[S30, S40]. 상기 지연시간(Time Delay) 설정은 당업자에 의해 다양하게 설정 가능하겠지만, 통상 15초로 설정하는 것이 바람직할 것이다.
상기에서, PTC 히터의 1단 구동을 이루고 시간 지연을 이룬 후, 현 ECU의 제어신호에 따라 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 있는 상태인 경우 히터 콘트롤러의 제어신호에 따라 PTC 히터의 2단 구동을 이룬 후 설정된 시간동안 시간지연을 이룬다[S50 ~ S70].
상기에서, PTC 히터의 2단 구동을 이루고 시간 지연을 이룬 후, 현 ECU의 제어신호에 따라 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 있는 상태인 경우 PTC 히터의 3단 구동여부를 판단하기 위해 현 배터리 전압상태를 판단한다[S80].
즉, 상기 S80 단계에서 PTC 2단 구동이 이루어진 후에도 PTC 히터의 1단 구동상태가 지속되는 경우 현 배터리 전압이 제1 설정값 이상인 경우 히터 콘트롤러의 제어신호에 따라 PTC 히터의 3단 구동일 이룬 후 현 배터리 전압이 제2 설정값 이하로 떨어지는 경우에는 PTC 히터의 3단 구동을 오프시킨다[S90 ~ S120]. 그리고, 상기 S120 단계에서 PTC 히터의 3단 구동이 오프된 후에는 상기 S70 단계로 리턴하여 시간 지연을 이룬 후 다시 PTC 히터의 3단 구동여부를 판단하게 된다.
상기 S90 단계의 제1 설정값 및 S110 단계의 제2 설정값의 설정에 있어서, 본 실시예에서는 PTC 히터의 3단 구동이 초기 진입인 경우 제1 설정값은 12V로 설정되며, PTC 히터의 3단 구동이 재 진입인 경우에는 상기 제1 설정값이 13.2V로 설정되도록 하였다. 즉, 본 실시예에서는 PTC 3단 구동시 초기 진입과 재 진입시 설정되는 기준전압을 달리함으로써, 배터리를 보호하여 배터리 수명을 연장시킬 수 있도록 하였다. 또한, 상기 제2 설정값은 11.5V로 설정된다.
또한, 본 실시예에서는 PTC 히터의 각 단(1단, 2단 및 3단) 구동 후 설정된 시간(약 15초) 동안 시간지연을 두어 1단 구동 후 2단 및 3단이 동시에 작동하여 램프류가 깜빡거리는 램프류의 디밍(dimming) 현상을 방지할 수 있으며, 2단 구동 후 3단 구동이 지연시간만큼 간격을 두고 배터리 전압상태에 따라 작동되므로 2단 및 3단 구동이 반복적으로 수행되는 사이클링(cycling) 현상을 방지할 수 있도록 하였다.
한편, 상기 S20 단계에서 PTC 히터의 1단 구동조건을 만족하지 않거나 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 시간이 지연된 후 S50 단계에서 PTC 히터의 1단 구동이 오프 상태이거나 PTC 히터의 2단 구동이 이루어지고 시간이 지연된 후 S80 단계에서 PTC 히터의 1단 구동이 오프 상태인 경우 PTC 히터의 제어로직을 종료하게 된다.
상기에서와 같이, 본 실시예에 따른 PTC 히터에서는 차량 내 블로워를 동작시키기 않아도 보조히터인 ECU의 제어신호에 따라 PTC 히터의 1단 작동이 이루어져 히터 내부의 예열기능을 갖추게 된다. 즉, 블로워 작동시 PTC 히터를 통해 예열된 공기가 분출되어 블로워 초기 작동시 찬바람이 나오는 현상을 방지할 수 있게 된다. 이와 더불어, 앞서 도 2에서 살펴 본 바와 같이, PTC 히터 구조상 예열시 중앙 코어측에 위치한 PTC 히터의 1단만이 작동되므로 과열이 발생하지 않으며, 또한 중앙에 1단 작동부가 그리고, 상기 1단 작동부를 중심으로 좌,우 양 측면상에 2단 및 3단 작동부가 각각 위치하므로 과열로 인한 히터케이스의 변형 발생을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 기술적 범위를 해석함에 있어서는, 상기에서 설명된 실시예에 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항의 합리적 해석에 의해 결정되어져야 한다.
본 발명의 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템 및 그의 방법에 따르면, PTC 보조히터의 예열 기능으로 차량의 블로워 작동시 찬바람이 나오는 것을 방지할 수 있으며, 또한 PTC 히터 구조상 중앙에 1단 작동부가 위치하므로 예열시 과열을 방지할 수 있으며, 또한 보조히터를 필요로 하는 차량에 ECU 및 히터 콘트롤러의 로직 변경없이 전 차종에 장착하여 사용가능한 효과를 갖는다.

Claims (9)

  1. 차량용 보조 히터인 PTC 히터의 구동 제어 시스템에 있어서,
    1단, 2단 및 3단의 각 단에 해당하는 가열체 구조를 갖는 PTC 히터와;
    상기 PTC 히터의 1단 구동제어를 위해 1단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제1 릴레이측으로 제어신호를 출력하는 ECU와; 및
    상기 ECU를 통해 PTC 히터의 1단 구동이 이루어진 상태에서, PTC 히터의 2단 및 3단 구동제어를 위해 2단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제2 릴레이와 3단의 구동 온/오프를 스위칭하는 제3 릴레이측으로 제어신호를 각각 출력하는 히터 콘트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 PTC 히터에 있어서,
    1단 PTC 작동부는 PTC 코어(core)의 중앙에 위치하며, 2단 및 3단 PTC 작동부는 상기 1단 PTC 작동부를 중심으로 좌,우 측면에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 PTC 히터의 각 단의 구동을 위한 12V의 전압이 각 릴레이측으로 인가되는 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터의 다단 제어 시스템.
  4. 차량용 보조 히터인 PTC 히터의 구동 제어 방법에 있어서,
    차량 시동 후, PTC 히터의 1단 구동조건 만족여부 판단 단계;
    PTC 히터의 1단 구동조건 만족으로 ECU의 제어신호에 따라 PTC 히터의 1단 구동 온 단계;
    PTC 히터의 1단 구동 후 시간 지연 단계;
    시간 지연 후 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 있는 상태인 경우 PTC 히터의 2단 구동 온 단계;
    PTC 히터의 2단 구동 후 시간 지연 단계;
    시간 지연 후 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 있는 상태인 경우 현 배터리 전압이 제1 설정값 이상인지 여부 판단 단계;
    현 배터리 전압이 제1 설정값 이상인 경우 PTC 히터의 3단 구동 온 단계;
    PTC 히터의 3단 구동 후 현 배터리 전압이 제2 설정값 이하인지 여부 판단 단계; 및
    현 배터리 전압이 제2 설정값 이하인 경우 PTC 히터의 3단 구동을 오프한 후 상기 PTC 2단 구동 후 시간 지연 단계로 리턴하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터의 다단 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 PTC 히터의 1단 구동 조건은 외기온이 15℃ 이하이고, 엔진 RPM이 600 이상이고, 냉각수온이 80℃ 이하인 상태인 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터 의 다단 제어 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 PTC 히터의 각 단 구동 후 지연되는 시간은 15초 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터의 다단 제어 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 제1 설정값의 설정에 있어서,
    상기 PTC 히터의 3단 구동이 초기 진입인 경우 제1 설정값은 12V로 설정되며, PTC 히터의 3단 구동이 재 진입인 경우에는 제1 설정값이 13.2V로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터의 다단 제어 방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 설정값은 11.5V로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 피티시 히터의 다단 제어 방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 PTC 히터의 1단 구동조건을 만족하지 않거나 PTC 히터의 1단 구동이 이루어지고 시간이 지연된 후 PTC 히터의 1단 구동이 오프 상태이거나 PTC 히터의 2단 구동이 이루어지고 시간이 지연된 후 PTC 히터의 1단 구동이 오프 상태인 경우 PTC 히터의 제어로직을 종료하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 용 피티시 히터의 다단 제어 방법.
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