KR100820565B1 - 차량용 공조기 및 그 선형 제어 방법 - Google Patents

Abstract

차량의 외기를 공조기 내부로 유입하는 외기 유로 및 차량의 내기를 공조기 내부로 유입하는 내기 유로의 개폐를 가능하게 하는 공기 유입 도어와, 상기 공기 유입 도어의 개폐를 제어하는 제어부와, 차량의 실내 온도를 검지하여 상기 제어부에 전달하는 실내 온도 센서를 구비하고, 상기 제어부는, 차량이 자동 온도 조절 모드에서 동작시, 설정된 온도와 상기 실내 온도 센서로부터 입력되는 차량의 실내 온도와의 차이값인 온도차가 작아질수록 내기의 유입량을 감소시키고 외기의 유입량을 증가시키도록 상기 공기 유입 도어에 대한 선형 제어를 수행하는 차량용 공조기이다. 상기 선형 제어는, 차량용 공조기가 동작을 시작하는 초기에 상기 온도차가 소정값 이상이 되어 최대의 냉방 성능이 필요한 경우 수행되는 것이 바람직하다. 자동 온도 조절시 내외기 절환을 선형적으로 제어함으로써 운전자가 쾌적한 운전을 행할 수 있게 하고 안정적인 제어가 가능하며 수명이 증가된 차량용 공조기 및 그 선형 제어 방법을 제공한다.

Description

차량용 공조기 및 그 선형 제어 방법{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE AND LINEAR CONTROL METHOD OF THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 차량용 공조기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 2는 종래의 공조기 유입구의 제어 방법을 도시하는 그래프이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 있어서의 공조기 유입구의 선형 제어 방법을 도시하는 그래프이다.

본 발명은 차량용 공조기 및 그 선형 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 자동 온도 조절시 내외기 절환을 선형적으로 제어하여 운전자가 쾌적한 운전을 행할 수 있도록 하는 차량용 공조기 및 그 선형 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 탑재되는 공조기에는 차량 실내의 공기를 냉각시켜 탑승자에게 쾌적함을 더해주는 냉방장치와, 공기를 가열시켜 온기를 줄 수 있는 난방장치로 구분된다.

차량 실내는 태양, 대기, 도로 또는 엔진 등과 같이 외부 및 내부에서 가해 지는 여러 가지 열에 의해 실내 공기의 온도가 상승하고 이 경우 운전자는 냉방장치를 가동하며, 동절기에는 실내 공기의 온도를 상승시키기 위하여 난방장치를 가동시키게 된다.

이 때 차량용 공조기를 자동 모드로 설정하고, 설정 온도에 비해 차량 내부 온도가 높은 경우, 냉방 장치가 동작된다. 이 때 통상적으로는 공기의 순환과 실내의 미스트 제거를 위해 외기가 유입되도록 설정되지만, 무더운 여름에 냉방 모드에서 초기 냉방시와 같이 최대의 냉방 성능이 필요한 경우에는 내기가 유입되도록 설정하여 빠른 냉각을 도모하게 된다. 한편, 난방모드일 경우나 냉방모드에서 차량 내외부의 온도차가 작은 경우에는 외기가 유입되도록 설정된다.

그런데, 종래의 공조기의 제어에 있어서는, 냉방 모드에서 최대의 냉방 성능이 필요한 경우 도 2에 도시된 바와 같은 제어가 이루어진다. 즉, 현재의 차량 내부 온도와 공조기가 목표로 하는 설정 온도의 차이인 온도차가 큰 경우에는 내기가 유입되도록 설정되고, 온도차가 작은 경우에는 외기로 유입되도록 설정되어 있다.

예를 들어 무더운 여름에 차량의 내부의 온도가 매우 높아져 있을 때, 공조기가 동작을 시작하면, 차량 내부 온도와 설정 온도의 차이가 t2 이상으로 크기 때문에 내기가 공조기로 유입되어 최대의 냉방 성능을 도모하게 된다. 시간이 경과함에 따라 냉방이 수행되어 차량 내부 온도가 낮아져서 설정 온도와의 차이가 t1 이하가 되면 공조기로 외기가 유입되게 된다.

이 때, 내기가 유입되는 동안에는 낮은 온도의 공기가 운전자에게 토출되다가 외기로 절환되는 순간에 30℃를 넘는 외기가 공조기로 유입되면, 공조기가 냉방 을 수행하더라도 내기가 유입되는 때의 온도와 5℃ 이상의 온도차가 발생하게 된다. 따라서 공조기로부터 갑자기 고온의 공기가 토출되므로 사용자는 불쾌함을 느끼게 된다. 또한 고온의 공기가 차량 내부로 유입됨에 따라 설정 온도와의 차이가 t2 이상이 되게 되면 다시 외기가 공조기로 유입되게 되어, 내기와 외기의 절환이 반복하면 안정적인 제어가 어렵게 되고 공조기의 내구성에도 악영향을 주며 사용자에게 불쾌감을 더욱 고조시킨다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동 온도 조절시 내외기 절환을 선형적으로 제어함으로써 운전자가 쾌적한 운전을 행할 수 있게 하고 안정적인 제어가 가능하며 수명이 증가된 차량용 공조기 및 그 선형 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 차량용 공조기는, 차량의 외기를 공조기 내부로 유입하는 외기 유로 및 차량의 내기를 공조기 내부로 유입하는 내기 유로의 개폐를 가능하게 하는 공기 유입 도어와, 상기 공기 유입 도어의 개폐를 제어하는 제어부와, 차량의 실내 온도를 검지하여 상기 제어부에 전달하는 실내 온도 센서를 구비하고, 상기 제어부는, 차량이 자동 온도 조절 모드에서 동작시, 설정된 온도와 상기 실내 온도 센서로부터 입력되는 차량의 실내 온도와의 차이값인 온도차가 작아질수록 내기의 유입량을 감소시키고 외기의 유입량을 증가시키도록 상기 공기 유입 도어에 대한 선형 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 차량용 공조기의 선형 제어 방법은, 차량의 외기를 공조기 내부로 유입하는 외기 유로 및 차량의 내기를 공조기 내부로 유입하는 내기 유로의 개폐를 가능하게 하는 공기 유입 도어와, 상기 공기 유입 도어의 개폐를 제어하는 제어부와, 차량의 실내 온도를 검지하여 상기 제어부에 전달하는 실내 온도 센서를 구비하는 차량용 공조기의 선형 제어 방법으로서, 상기 제어부는, 차량이 자동 온도 조절 모드에서 동작시, 설정된 온도와 상기 실내 온도 센서로부터 입력되는 차량의 실내 온도와의 차이값을 산출하는 단계와, 상기 차이값인 온도차가 작아질수록 내기의 유입량을 감소시키고 외기의 유입량을 증가시키도록 상기 공기 유입 도어에 대한 선형 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 선형 제어는, 차량용 공조기가 동작을 시작하는 초기에 상기 온도차가 소정값 이상이 되어 최대의 냉방 성능이 필요한 경우 수행되는 것이 바람직하다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 송풍기 및 그 제어 방법에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 차량용 공조기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

차량용 공조기는 프레임(100)으로 둘러싸인 내부에 공기 유입 도어(110), 송풍기(120), 에바 코어(130), 히터 코어(140), 템프 도어(150), 및 모드 도어(160)로 구성된다. 또한 제어부(180)는 공조기의 각종 도어(110, 150, 160)를 제어하고 실내 온도 센서(190)로부터 차량의 실내 온도값을 입력받는다. 제어부(180)에 연 결되는 입력선 및 출력선은 본 발명에 직접적으로 관련되는 것만 도시했지만, 실제로는 공조기에서 제어가 필요한 부분에 추가적으로 연결된다. 또한 제어부(180)는 일반적으로 공조기만을 위해서 별도로 설치되지만, 차량의 전체를 제어하는 제어부에 포함될 수도 있다.

공기 유입 도어(110)는 공기의 유입 방향을 외기로 할 것인지 내기로 할 것인지를 결정하며, 제어부에 의해 제어되는 모터(미도시)에 연결되어 도어의 개폐가 이루어진다. 공기 유입 도어는 차량의 외기를 공조기 내부로 유입하는 외기 유로 및 차량의 내기를 공조기 내부로 도입하는 내기 유로의 개폐를 담당하게 된다. 도 1에서는 공기 유입 도어(110)가 내기 방향을 차폐하고 있어 공조기로 외기가 유입되는 상태를 도시하고 있지만, 공기 유입 도어(110)가 외기를 차폐하는 상태(111)로 되는 경우에는 공조기로 내기가 유입된다. 공기 유입 도어(110)의 상태는 제어부로부터 제어선(181)을 통해 입력되는 신호에 의해 결정된다.

송풍기(120)는 공조기로 유입된 공기를 송풍하여 차량 내부로 토출하기 위한 것으로서 모터부(121) 및 블로워(122)로 구성된다. 모터부(121)는 입력된 속도값, 또는 전압값이나 듀티비에 따라 정해진 속도로 블로워(122)를 회전시키게 된다. 제어부(180)로부터 제어선(182)을 통해 단순한 속도값만 입력되는 경우에는 이를 전압값이나 듀티비로 변환하는 회로가 모터부(121) 내부 또는 외부에 마련된다.

에바 코어(130)는 열교환에 의해 송풍기에 의해 송풍되는 공기로부터 열을 빼앗아 저온 상태로 변환시키는 역할을 하고, 히터 코어(140)는 공기를 가열하여 고온 상태로 변환시키는 역할을 하게 된다. 히터 코어(14)의 전방에는 템프 도 어(150)가 설치되어, 송풍되는 공기가 히터 코어(140)를 통과하는 것을 저지하거나(도 1의 상태), 송풍되는 공기가 히터 코어(140)를 통과하여 가열되도록(도면 부호 151의 상태) 한다.

모드 도어(160)는 공조기로부터 토출되는 공기가 최종적으로 벤트 방향으로 토출될 것인지, 플로어 방향으로 토출될 것인지를 결정한다. 도 1의 상태에서는 플로어 방향으로 토출되며 도면 부호 160-1의 상태에서는 벤트 방향으로 토출되게 된다. 모드 도어(160)에도 제어부(180)로부터의 신호가 입력되지만 도시는 하지 않았다.

이와 같이 구성된 공조기에 있어서, 차량이 자동 온도 조절 모드에서 동작하고 있고, 실내 온도 센서(190)가 검지한 차량의 실내 온도와 공조기에 의해 설정된 설정 온도의 차이가 소정값 이상으로 크다면 제어부(180)는 최대의 냉방 성능을 발휘하기 위하여 제어선(181)을 통해 신호를 전달하여 공기 유입 도어가 도면 부호 111의 상태로 되도록 함으로써, 내기만이 공조기로 유입되도록 한다. 이는 종래의 제어 방법과 마찬가지이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 있어서의 공조기 유입구의 선형 제어 방법을 도시하는 그래프이다. 무더운 여름에 공조기가 동작을 시작할 때의 차량 실내 온도와 설정 온도의 차이는 T4 이상이므로, 공기 유입 도어(110)는 내기를 유입시키는 상태에 있다. 그런데, 차량 실내 온도가 냉방에 의해 하강하여 설정 온도와의 온도차가 T3 이하가 되면, 공기 유입 도어(110)가 외기를 유입시키는 상태로 즉시 절환되는 것이 아니라 본 발명에 따른 선형 제어를 통해 내기의 유입량을 서서히 감 소시키면서 외기의 유입량을 서서히 증가시키는 제어를 수행하게 된다.

즉, 제어부(180)는 제어선(181)을 통해 공기 유입 도어(110)를 제어할 때, 온도차에 따라 선형적으로 공기 유입 도어(110)가 회전하도록 제어하게 된다. 공기 유입 도어(110)의 선형적 제어는 예를 들어 스텝 모터를 공기 유입 도어(110)에 연결하여 회전값에 해당하는 제어 신호를 제어부(180)에서 연산하여 스텝 모터에 입력하면 된다.

이와 같이 온도차가 T3 이하가 되면서 선형적인 제어가 수행되고, 냉방이 수행되어 T1 이하의 온도가 되면 공기 유입 도어(110)는 내기의 유입을 완전히 차단하고 외기만을 유입하도록 된다.

이와 같이 본 발명에서는 최대의 냉방 성능을 발휘하기 위해 내기 만으로 냉방을 수행하다가 온도차가 소정값 이하가 될 경우, 즉시 외기만이 유입되도록 하는 것이 아니고, 점차적으로 외기의 유입량을 증가시키기 때문에, 운전자에게 갑자기 고온의 공기가 토출되는 것을 방지할 수 있다. 또한 공기 유입 도어(110)가 내기를 유입시키는 상태와 외기를 유입시키는 상태를 반복적으로 절환함으로써 제어가 불안정해지고 공조기의 수명이 감소되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 제어 방법에서는 온도차 T1과 T2 사이, T3와 T4 사이에서 소위 히스테리시스 제어를 수행함으로써 작은 온도 변화에 의해 공기 유입 도어(110)가 동작을 하는 것을 방지할 수 있게 된다. 물론, 히스테리시스 제어가 필수적인 것은 아니다.

본 발명에 의하면, 자동 온도 조절시 내외기 절환을 선형적으로 제어함으로써 운전자가 쾌적한 운전을 행할 수 있게 하고 안정적인 제어가 가능하며 수명이 증가된 차량용 공조기 및 그 선형 제어 방법을 제공할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 차량용 공조기에 있어서,

   차량의 외기를 공조기 내부로 유입하는 외기 유로 및 차량의 내기를 공조기 내부로 유입하는 내기 유로의 개폐를 가능하게 하는 공기 유입 도어와,

   상기 공기 유입 도어의 개폐를 제어하는 제어부와,

   차량의 실내 온도를 검지하여 상기 제어부에 전달하는 실내 온도 센서를 구비하고,

   상기 제어부는, 차량이 자동 온도 조절 모드에서 동작시, 설정된 온도와 상기 실내 온도 센서로부터 입력되는 차량의 실내 온도와의 차이값인 온도차가 작아질수록 내기의 유입량을 감소시키고 외기의 유입량을 증가시키도록 상기 공기 유입 도어에 대한 선형 제어를 수행하며, 상기 선형 제어는 차량용 공조기가 동작을 시작하는 초기에 상기 온도차가 소정값 이상이 되어 최대의 냉방 성능이 필요한 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조기.
2. 삭제
3. 차량의 외기를 공조기 내부로 유입하는 외기 유로 및 차량의 내기를 공조기 내부로 유입하는 내기 유로의 개폐를 가능하게 하는 공기 유입 도어와, 상기 공기 유입 도어의 개폐를 제어하는 제어부와, 차량의 실내 온도를 검지하여 상기 제어부에 전달하는 실내 온도 센서를 구비하는 차량용 공조기의 선형 제어 방법으로서,

   상기 제어부는, 차량이 자동 온도 조절 모드에서 동작시,

   설정된 온도와 상기 실내 온도 센서로부터 입력되는 차량의 실내 온도와의 차이값을 산출하는 단계와,

   차량용 공조기가 동작을 시작하는 초기에 상기 차이값인 온도차가 소정값 이상이 되어 최대의 냉방 성능이 필요한 경우, 상기 차이값인 온도차가 작아질수록 내기의 유입량을 감소시키고 외기의 유입량을 증가시키도록 상기 공기 유입 도어에 대한 선형 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조기의 선형 제어 방법.
4. 삭제

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