KR100802838B1

KR100802838B1 - 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법

Info

Publication number: KR100802838B1
Application number: KR1020060077704A
Authority: KR
Inventors: 최용각
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-12
Also published as: US20080041078A1

Abstract

본 발명은, 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법에 관한 것으로, 초기 시동 후 블로워를 약하게 작동시키는 단계와, 아이들-스톱 중 일정시간 동안 블로워를 제어하는 단계와, 컴프레샤의 듀티를 영(Zero)으로 유지시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 하이브리드 자동차의 아이들-스톱시, 에어컨을 보다 효율적으로 가변 제어하여, 연비를 향상시킴과 아울러, 냉방 효과를 극대화시키고, 사용자의 편의성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

하이브리드 자동차, 아이들-스톱, 가변 제어 에어컨, 컴프레샤, 하이브리드 컨트롤 유니트

Description

하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법 {Method for controlling air conditioner in hybrid car}

도 1은 본 발명이 적용되는 하이브리드 자동차의 일부 구성을 나타낸 도면,

도 2는 증발기 온도의 하강 속도에 따른 에어컨 가변 제어 진입 구간을 나타낸 도면,

도 3은 아이들-스톱시 내기/외기 모드에 따른 증발기 온도 상승을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 아이들-스톱시 에어컨 제어 알고리즘을 나타낸 도면,

도 5는 에어컨 성능 비교 결과를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진 20 : 컴퓨레샤

30 : 에어컨 40 : HCU

본 발명은, 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하이브리드 자동차의 아이들-스톱(Idle-Stop)시, 에어컨을 보다 효율적으로 가변 제어하기 위한 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법에 관한 것이다.

통상적으로 하이브리드 자동차의 개발 목적은, 크게 두 가지이다. 첫째는 친환경 차량의 개발이고, 둘째는 연비가 높은 차량의 개발인데, 연비를 높이기 위한 방법으로 하이브리드 자동차에는, 다양한 여러 기술들이 적용되며, 그 중 연비 향상을 위한 에어컨 제어 방안에 대해 살펴보면 다음과 같다.

일반적인 에어컨은, 운전자의 의지에 따라 에어컨이 온/오프(On/Off)되도록 스위치의 조작과 블로워(Blower)의 동작으로 구분되는 데, 에어컨이 켜지면 설정된 온도에 맞게 온/오프되는 구조로 동작되므로, 연비 면에서 에어컨 컴프레샤를 돌리는 것만큼의 손실을 보게 되었다.

그런데, 상기 에어컨의 온/오프 제어에 의한 컴프레샤를 구동하는 손실은, 당연한 것으로 인식되었다. 하지만 이후 하이브리드 자동차에 있어서 연비 향상의 목적에 부합되는 에어컨들이 개발되었는데, 그 중의 하나가 가변 제어 에어컨으로서, 컴프레샤의 동작 영역을 세분화하여 컴프레샤 요구 토크 량을 가변하는 것이다.

기존의 컴프레샤 온/오프 제어시에는, 일정한 양의 토크 량이 온(On) 될 때마다 필요하지만, 가변 제어 타입의 에어컨에서는, 설정된 타겟 온도에 맞게 컴프레샤의 토크를 조절하는 것이다.

그리고, 가변 제어 에어컨의 컴프레샤 가변 제어로 발전하면서, 제어 영역의 확대로 기존의 온/오프 제어에 비해 연비 향상을 할 수 있는 가능성이 높아졌다. 즉 엔진의 구동상태나 차량의 주행 조건에 따라 에어컨의 토크를 조절하여 전체적인 차량의 운전 효율을 높일 수 있게 된 것이다.

그러나, 가변 제어 에어컨을 하이브리드 자동차에 적용하면서 여러 가지 문제점들이 발생하게 되었다. 예를 들어, 일반 차량에는 발생하지 않는 아이들-스톱(Idle-Stop)이, 하리브리드 자동차에는 발생하기 때문에, 그에 적합한 가변 제어 에어컨 로직의 개발이 필요하게 되었다.

즉, 에어컨이 작동되고 있는 여름에 아이들-스톱(Idle-Stop)이 되면, 엔진이 꺼지기 때문에 컴프레샤를 동작시킬 수 없게 되는 데, 일반적으로 이는 에어컨을 동작할 수 없는 것으로 간주하여 블로워를 차단하면서 에어컨 동작 자체를 중단하였다.

하지만, 여름에 에어컨이 동작되지 않으면, 운전자는 금방 더위를 느끼고 바로 아이들-스톱(Idle-Stop)을 해제하게 되므로, 에어컨 동작시에는 아이들-스톱에 의한 연비 절감 효과를 볼 수 없게 된다.

한편, 이에 대한 개선 방안으로, 하리브리드 컨트롤 유니트(HCU)에서 블로워(Blower) 동작을 제어하여, 일정 시간 동안만을 에어컨 내부의 증발기(Evaporator)의 잔류 냉기를 이용한 냉각을 실시하는 방안이 제안되었다.

그러나, 에어컨 로직(Logic) 상 아이들-스톱시, 외기(Fresh) 모드로 동작하여, 외부의 열기를 그대로 흡입하게 되므로, 냉방 효과가 떨어지게 되며, 또한 컴 프레샤의 제어 로직이 기존의 아이들-스톱이 없는 일반 차량의 내용에 따라 개발되어, 아이들-스톱이 되어도, 가변 제어 컴프레샤의 동작을 제어하기 위한 컨트롤 밸브를 동작시키는 등의 여러 문제점들이 발생하게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 예를 들어 하이브리드 자동차의 아이들-스톱(Idle-Stop)시, 에어컨을 보다 효율적으로 가변 제어하여, 연비를 향상시킴과 아울러, 냉방 효과를 극대화시킬 수 있도록 하기 위한 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법은, 초기 시동 후 블로워를 약하게 작동시키는 단계와, 아이들-스톱 중 일정시간 동안 블로워를 제어하는 단계와, 컴프레샤의 듀티를 영(Zero)으로 유지시키는 단계 및, 상기 아이틀-스톱시 아이틀-스톱시 에어컨 동작 버튼을 활성화시켜 사용자의 요구에 따라 에어컨이 예비 작동하도록 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아이들-스톱 중 일정시간 동안 블로워를 제어하는 경우, 동작 모드를 외기 모드에서 내기 모드로 자동 절환하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 에어컨 제어방법은, 도 1에 나타낸 하이브리드 자동차에 적 용되는 것으로, 상기 하이브리드 자동차에는, 엔진(10), 컴퓨레샤(20), 에어컨(30), 그리고 하이브리드 컨트롤 유니트(40)가 포함되는 데, 상기 에어컨(30)은, 블로워(Blower), 증발기(Evaporator) 그리고 에어컨 컨트롤러(Controller)가 포함 구성된다.

그리고, 상기 하이브리드 컨트롤 유니트(40)에서는, 하이브리드 자동차의 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해, 아이들-스톱(Idle-Stop) 신호를, 상기 에어컨 컨트롤러로 전송하여, 자동차의 아이들-스톱(Idle-Stop)시, 에어컨 동작에 보다 효율적으로 가변 제어될 수 있도록 한다.

예를 들어, 본 발명이 적용되는 하이브리드 자동차에서는, 가변 제어 에어컨의 효과를 최대로 살려 연비를 개선하기 위해 7 가지의 사항들을 복합적인 개선한다.

먼저, 초기 시동 후 차량 출발시, 가변 제어 영역으로 진입하기 위하여 증발기(Evaporator)의 목표 온도와 증발기의 실제 온도와 만나는 시점부터 가변 제어 영역에 진입하게 되므로, 증발기의 목표 온도가 빨리 낮아지게 하는 것이 중요하다,

따라서, 초기 시동 후 증발기의 목표 온도에 빨리 도달하기 위해 블로워(Blower)의 풍량 조절이 증발기의 목표 온도와 실제 온도가 빨리 도달하는 데 중요한 요건이 되므로, 이를 위해 초기 시동 후 냉방 시 블로워의 풍량을 낮추어 상대적으로 증발기의 온도를 빨리 낮아지게 함으로써, 가변 제어 영역에 빨리 도달하여 연비 향상에 도움을 주게 된다.

한편, 도 2는 증발기 온도의 하강 속도에 따른 에어컨 가변 제어 진입 구간을 비교 나타낸 것으로, 초기 시동 후 증발기 온도의 하강 속도가 특정 차량 에어컨, 예를 들어 MC 차량 에어컨의 경우가 빠른 것을 확인할 수 있다.

즉, 상기 증발기의 실제 온도가 증발기의 목표 온도에 빨리 도달하여 에어컨 가변 제어가 더 빨리 수행되도록 하는 것이, 연비 절감면에서 유리하며, 이를 위하여 초기에는 블로우를 약하게 작동시키게 되는 데, 실내의 쾌적성을 해치지 않는 범위에서 적절히 조절되어야 한다.

따라서. 아이들-스톱 중, 상기 HCU(40)에서는, 일정 시간 동안 블로워를 제어하여 증발기에 남아있는 기존의 냉기로 냉방 효과를 취하여 승객이 아이들-스톱 중도 더위를 피할 수 있도록 한다.

또한, 아이들-스톱시, 상기 HCU(40)에서 보내는 Idle-Stop 진입 신호를 CAN통신을 통해 전송하고, 이를 수신하는 에어컨 컨트롤러에서는, 블로워 동작 모드를 외기(Fresh) 모드에서 내기(Recycle) 모드로 변환하여, 증발기의 실제 온도 상승을 최대한 억제하여 아이들-스톱 해제 후 출발 시 컴프레샤의 부하를 줄임으로써, 연비 절감에 도움을 준다.

그리고, 아이들-스톱시, 상기 HCU(40)에서 보내는 Idle-Stop 진입 신호를 통해, 상기 에어컨 컨트롤러에서는, 컴프레샤 제어 튜티(Duty)를 0로 유지하여 Idle-Stop시에도 동작하였던 ECV(EXP. Control Valve) 밸브를 유지하기 위해 소모하는 전력을 최소화시키게 되는 데, 예를 들어 약 7~8W 소모를 절감시킬 수 있다.

한편, 도 3은 Idle-Stop시 내기/외기모드에 따른 증발기 온도 상승을 비교 나타낸 것으로, 이는, Idle-Stop시 외기 모드를 유지하는 것과 내기 모드로 전환하는 것에 대한 증발기 온도의 상승율 비교한 것이다.

즉, Idle-Stop시 블로워를 일정시간 동안 동작하여 냉기를 방출하게 되면, 상대적으로 내기 모드로 유지할 때가 외기 모드로 유지할 경우보다 증발기의 실제 온도 상승 율이 적게 됨을 볼 수 있다. 따라서 가변 구간에 진입해도 컴프레샤가 적은 토크를 필요로 하게 되므로 연비 절감에 유리하게 된다.

그리고, Idle-Stop시 컴프레샤 듀티를 0으로 변환하여 불필요하게 ECV 밸브의 동작을 방지하는 데, 상기 Idle-Stop 해제 후 일정 시간 동안 컴프레샤 Duty를 유지하여 연비를 향상 시킬 수 있으며, 이러한 제어를 위해 Idle-Stop시 외기 모드를 내기 모드로 전환하여, 증발기의 실제 온도 상승을 억제함으로써, Idle-Stop 해제 후의 컴프레샤 Duty를 1분 동안 유지하여 연비 절감 효과를 얻을 수 있다.

또한, Idle-Stop시의 편의성 향상을 위해, Idle-Stop 중에도, 평상시와 같이 블로워를 동작할 수 있도록 하여, 승객의 편의를 향상시키고, Idle-Stop시 에어컨 동작 버튼을 활성화시켜 사용자의 요구에 따라 에어컨이 예비 작동하도록 하여, Idle-Stop 해제 후 에어컨의 동작을 위한 예비 표시를 하고, Idle-Stop 해제 신호가 HCU(40)에서 에어컨 컨트롤러로 CAN을 통해 전송되면 에어컨 동작을 다시 정상 실행하게 된다.

한편, 도 4는 Idle-Stop시 가변 제어 에어컨을 동작 제어하는 제어 알로리즘으로서, 상기 제어 알로고리즘을 적용한 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기존 로직이 적용된 차량에 비해. 개선 로직이 적용된 차량에서는, MCHEV의 경우, 약 4%의 연비 개선 효과를 보았으며, JBHEV의 경우, 약 12%의 연비 개선 효과를 보았다.

그리고, 더운 여름에 에어컨 동작시 Idle-Stop 상태에서도 블로워가 일정동안 동작하여, 냉방 효과가 지속되도록 하고, 또한 Idle-Stop 중에서도 블로워의 세기를 조절할 수 있도록 하며, Idle-Stop시 에어컨 동작 버튼을 활성화시켜 사용자의 요구에 따라 에어컨이 예비 작동하도록 하여, Idle-Stop 해제 후의 에어컨 동작을 준비함으로써, 사용자의 편의성을 크게 향상시키게 되었다.

본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 하이브리드 자동차의 아이들-스톱시, 에어컨을 보다 효율적으로 가변 제어하여, 연비를 향상시킴과 아울러, 냉방 효과를 극대화시키고, 사용자의 편의성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

초기 시동 후 블로워를 약하게 작동시키는 단계와,

아이들-스톱 중 일정시간 동안 블로워를 제어하는 단계와,

컴프레샤의 듀티를 영(Zero)으로 유지시키는 단계 및,

상기 아이틀-스톱시 에어컨 동작 버튼을 활성화시켜 사용자의 요구에 따라 에어컨이 예비 작동하도록 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법.
제1항에 있어서,

상기 아이들-스톱 중 일정시간 동안 블로워를 제어하는 경우, 동작 모드를 외기 모드에서 내기 모드로 자동 절환하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 에어컨 제어방법.