KR101151955B1 - 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법 - Google Patents

차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전동식압축기의 인버터 과열방지를 위한 제어방법은, 차량의 공기조화장치에 이용되며 인버터에 의하여 구동 RPM이 제어되는 전동식압축기의 제어방법으로서, 설정 RPM에 따라 전동식압축기의 정상 운전을 수행하는 단계 및 인버터가 과열 상태라고 판단하면 인버터가 과열 상태를 벗어나도록 전동식압축기의 구동 PRM을 제어하는 과열방지 운전을 수행하는 단계를 포함하는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법을 제공한다.
따라서, 인버터가 과열상태라고 판단되면 바로 인버터의 구동을 정지하지 않고, 먼저 인버터가 과열 상태를 벗어나도록 상기 전동식압축기의 과열방지운전을 수행하기 때문에, 인버터의 회로를 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.

Description

차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법 {Method of controlling a electromotive compressor for vehicle air conditioning system}
본 발명은 압축기의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인버터에 의하여 제어되는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 공기조화장치용 압축기는 냉매를 압축하는 기능을 하며, 인버터를 통하여 그 회전속도가 제어된다. 하지만, 이러한 인버터는 그 특성상 높은 열을 발산하게 되는데, 이에 종래에는 상기한 인버터가 과열되면 인버터의 구동을 완전히 정지시키고, 일정시간이 지나 인버터가 정상화가 된 후에야 인버터를 재구동하였는데, 이때 상기 인버터를 재구동하는 방법은 외부에서 해제를 요청한 후 상기 인버터를 리셋(reset) 또는 해지지령을 보내어 인버터를 재구동하였다.
그런데, 상기한 종래의 압축기 제어방법은, 인버터가 과열되면 인버터를 안정화상태로 만들기 위하여 상기한 인버터의 구동을 완전히 정지시키고 일정시간이 경과한 다음 인버터를 재구동하였기 때문에, 우선 재구동에 따른 고전압 투입으로 인버터의 회로에게 전기적 부담을 가중시킬 뿐만 아니라, 인버터 구동정지에 의하여 차량의 실내 냉각을 포함한 차량의 공기조화기능이 정지됨에 따라 운전자로 하여금 쾌적한 환경을 방해하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 인버터가 과열상태라고 판단되면 바로 인버터의 구동을 정지하지 않고, 상기 인버터가 과열 상태를 벗어나도록 상기 전동식압축기의 과열방지운전을 수행하여 인버터의 회로를 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 전동식압축기의 인버터 과열방지를 위한 제어방법은, 차량의 공기조화장치에 이용되며, 인버터에 의하여 구동 RPM이 제어되는 전동식압축기의 제어방법에 있어서, 설정 RPM에 따라 상기 전동식압축기의 정상 운전을 수행하는 단계 및 상기 인버터가 과열 상태라고 판단하면, 상기 인버터가 과열 상태를 벗어나도록 상기 전동식압축기의 구동 PRM을 제어하는 과열방지 운전을 수행하는 단계를 포함하는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법을 제공한다.
여기서, 상기 과열방지운전은, 상기 인버터의 온도가 제1설정온도 보다 높을 경우, 상기 인버터가 과열 상태라고 판단하고, 상기 인버터의 온도가 하강하도록 상기 전동식압축기의 구동RPM을 조절하는 1차과열방지운전을 포함하며, 이때 상기 인버터는 상기 전동식압축기 내로 흡입되는 냉매에 의하여 냉각되는 구조를 가지며, 상기 1차과열방지운전 시, 상기 전동식압축기의 구동 RPM을 상기 설정 RPM보다 크도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 과열방지운전은, 상기 인버터의 온도가 제2설정 온도(> 상기 제1설정온도) 보다 높으면, 상기 전동식압축기의 작동을 일시적으로 정지하는 2차과열방지운전을 더 포함하며, 이때 상기 과열방지운전은, 상기 제2차과열방지운전 후, 상기 인버터의 온도가 제3설정온도(<상기 제1설정온도) 보다 낮아지면, 상기 전동식압축기의 정상 운전을 다시 수행할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 정상 운전 단계에서, 상기 인버터는 상기 차량의 FATC(Full Automatic Temperature Control)에 연결되어, 상기 FATC로부터 상기 설정 RPM 정보를 전달받아 상기 전동식압축기의 구동 RPM을 제어할 수 있으며, 또한 본 발명은 상기 과열방지운전 단계에서, 상기 인버터는 상기 차량의 FATC와는 독립적으로 상기 전동식압축기의 구동 PRM을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법은 인버터가 과열상태라고 판단되면 바로 인버터의 구동을 정지하지 않고, 먼저 인버터가 과열 상태를 벗어나도록 상기 전동식압축기의 과열방지운전을 수행하기 때문에, 인버터의 회로를 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 정상 운전 시 도 1에 도시된 전동식압축기의 제어장치 및 제어흐름을 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 과열 방지 운전 시 도 1에 도시된 전동식압축기의 제어장치 및 제어흐름을 나타낸 블록구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 정상 운전 시 도 1에 도시된 전동식압축기의 제어장치 및 제어흐름을 나타낸 블록구성도이며, 도 3은 과열 방지 운전 시 도 1에 도시된 전동식압축기의 제어장치 및 제어흐름을 나타낸 블록구성도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동식압축기의 인버터 과열방지를 위한 제어방법은, 차량의 공기조화장치에 이용되고, 인버터(20)에 의하여 구동RPM이 제어되는 전동식압축기의 제어방법으로서, 상기 전동식압축기(10)의 정상운전을 수행하는 단계(S20)와, 상기 전동식압축기(10)의 과열방지 운전을 수행하는 단계(S70)를 포함한다.
상기 정상운전을 수행하는 단계(S20)는, 상기 전동식압축기(10)를 구동하여(S10), 설정 RPM에 따라 상기 전동식압축기(10)의 구동을 제어하여 상기 전동식압축기(10)의 정상 운전을 수행한다(S20).
상기 과열방지 운전을 수행하는 단계(S70)는, 상기 인버터(20)가 과열상태라고 판단하면, 상기 인버터(20)가 상기 과열상태를 벗어나 상기 인버터(20)가 안정화 상태가 되도록 상기 전동식압축기(10)를 제어하는 단계이다.
상기 과열방지 운전을 수행하는 단계(S70)에 대하여 상세히 살펴보면, 상기 과열방지운전을 수행하는 단계(S70)는, 1차과열방지운전(S30), 2차과열방지운전(S40) 및 상기 전동식압축기(10)의 구동을 중지하는 운전을 포함한다(S60).
상기 1차과열방지운전(S30)은, 우선 상기 설정RPM에 따라 구동제어되어 상기 전동식압축기(10)가 정상 운전하는 중 환경 또는 내부조건에 의하여 상기 인버터(20)의 온도(T)가 제1설정온도(Tst1) 보다 높을 경우(T>Tst1, S31), 상기 인버터(20)가 과열 상태라고 판단하고, 상기 인버터(20)의 온도가 하강하도록 상기 전동식압축기(10)의 구동RPM을 조절한다(S32).
이때, 상기 인버터(20)의 온도를 하강시키기 위한 상기 전동식압축기(10)의 구동RPM을 조절하는 세부적인 방법은, 상기 전동식압축기(10)의 구동RPM을 상기 설정RPM보다 크도록 제어한다. 이러한 이유는 본 실시예에 따른 인버터(20)는 상기 전동식압축기(10)의 일측에 결합하여 상기 전동식압축기(10)의 내부로 흡입되는 냉매에 의하여 냉각되는 구조이기 때문에, 전동식압축기(10)의 구동RPM을 올려 상기 전동식압축기(10) 내로 유동하는 냉매의 양을 늘려주어 상기 인버터(20)의 냉각효과를 향상시키기 위함이다.
한편, 상기한 1차과열방지운전(S30)에 따라 상기 인버터(20)의 온도(T)가 제1설정온도(Tst1)보다 낮게 되면(T<Tst1) 정상상태라고 판단하고, 상기 설정RPM에 따라 구동복귀하여 상기 전동식압축기(10)의 정상운전을 다시 수행한다.
그런데, 상기한 바와 같이 전동식압축기(10)의 구동RPM을 설정RPM보다 높게 제어하여 상기 제1차과열방지운전을 한 후에도 인버터(20)의 온도(T)가 하강하지 않으면, 제2과열방지운전을 수행한다(S40).
상기 제2과열방지운전(S40)은, 상기 제1과열방지운전 후 상기 인버터(20)의 온도(T)가 제2설정 온도(Tst2)보다 높을 경우(T>Tst2) 인버터(20)가 과열되었다고 판단하고(S41), 상기 전동식압축기(10)의 작동을 일시적으로 정지한다(S42). 하지만, 상기 제1과열방지운전 후 상기 인버터(20)의 온도(T)가 제2설정온도(Tst2)보다 낮아질 경우(T<Tst2)에는 다시 복귀하여 상기 설정RPM에 따라 구동한다(S20).
한편, 상기한 바와 같이 상기 전동식압축기(10)의 작동을 일정시간동안 일시적으로 정지하여 상기 2차과열방지운전 후에도 상기 인버터(20)의 냉각이 이루어지지 않아 상기 인버터(20)의 온도(T)가 상기 제3설정 온도(Tst3)보다 높으면(T>Tst3, S50), 상기 전동식압축기(10)의 작동을 중지하여 인버터(20)의 과열을 방지한다(S60). 반면, 상기 2차과열방지운전 후 상기 인버터(20)의 온도(T)가 제3설정 온도(Tst3)보다 낮으면(T<Tst3), 상기 설정RPM에 따라 구동하여 상기 전동식압축기(10)의 정상 운전을 다시 수행할 수 있다(S20).
여기서, 상기 전동식압축기(10)의 작동을 일시적으로 정지하는 시간은, 상기 인버터(20)의 온도(T)가 제3설정온도(Tst3)보다 낮은 때를 기준으로 하되, 그 경과시간은 운전자에 쾌적한 차량의 실내 환경을 제공해 줄 수 있는 시간 내로 설정할 수 있다. 또한, 본 실시예의 전동식압축기의 제어방법에서 상기 제1설정온도(Tst1), 제2설정온도(Tst2) 및 제3설정온도(Tst3)의 상관관계는, 상기 제1설정온도는 제2설정온도보다 낮으며, 상기 제1설정온도는 상기 제3설정온도보다 높거나 같다(Tst3 ≤Tst1<Tst2).
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식압축기의 제어장치의 개략적인 구성은, 인버터(20)와, 차량의 FATC(30), 온도센서(40)를 포함한다.
여기서, 상기 인버터(20)는 상기 전동식압축기(10)의 구동RPM을 제어하며, 상기 전동식압축기(10)와 일체로 제조되거나 또는 상기 전동식압축기(10)의 일측에 결합될 수 있다.
상기 차량의 FATC(30)는 상기 인버터(20)와 정보를 송수신하는 전자동온도조절장치(Full Automatic Temperature Control)로서 송풍방향, 송풍량, 실내온도 및 외기온도에 따른 유입상태를 자동으로 조절하여 외부 상태에 관계없이 쾌적한 차량실내공간을 유지하는 시스템이다.
상기 온도센서(40)는 상기 인버터(20)의 온도를 감지하여 이에 대한 정보를 상기 인버터(20)로 송신하는 것으로서, 그 장착위치와 개수는 인버터(20)의 용량, 구조 등에 따라 선택적으로 할 수 있음은 물론이다.
이에, 상기한 장치구성으로 인한 차량의 공기조화장치용 전동식압축기(10)의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도 2는 정상 운전 시의 블록구성도를 나타낸 것으로서, 상기 정상 운전 단계에서는, 상기 인버터(20)는 차량의 FATC(30)에 연결되어 상기 FATC(30)로부터 상기 설정RPM 정보를 전달받아 상기 전동식압축기(10)의 구동RPM을 제어한다.
반면, 도 3의 과열 방지 운전 시의 블록구성도를 살펴보면, 상기 과열 방지 운전 단계에서는, 상기 인버터(20)는 상기 차량의 FATC(30)와는 독립적으로 상기 전동식압축기(10)의 구동 PRM을 제어한다. 즉, 본 실시예는 상기 인버터(20)가 과열되었다고 판단되면, 인버터(20)의 구동을 완전 정지시킨 다음 재구동하지 않고, 상기 전동식압축기(10)용 인버터(20)의 과열에 대한 안정적인 구동을 위하여 외부(FATC;30)의 해제지령 인가 없이 상기 인버터(20) 자체판단로직(logic)을 통하여 전동식압축기(10)의 구동RPM의 상승조절 또는 일시 정지 및 설정RPM으로 구동복귀하는 과열방지운전을 수행하여 인버터(20)의 냉각을 확보하는 제어방법이다.
한편, 본 실시예에 따른 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법은, 차량의 공기조화기용 전동식압축기(10), 상세하게는 차량의 공기조화용 스크롤 전동식압축기에 적용되며, 상기 차량은 전기로부터 동력을 제공받는 하이브리드자동차나 전기자동차 및 수소자동차로 적용될 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10... 전동식압축기 20... 인버터
30... FATC 40... 온도센서

Claims (7)

  1. 차량의 공기조화장치에 이용되며, 인버터에 의하여 구동 RPM이 제어되는 전동식압축기의 제어방법에 있어서,
    설정 RPM에 따라 상기 전동식압축기의 정상 운전을 수행하는 단계; 및
    상기 인버터가 과열 상태라고 판단하면, 상기 인버터가 과열 상태를 벗어나도록 상기 전동식압축기의 구동 PRM을 제어하는 과열방지 운전을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 과열방지운전은,
    상기 인버터의 온도가 제1설정온도 보다 높을 경우, 상기 인버터가 과열 상태라고 판단하고, 상기 인버터의 온도가 하강하도록 상기 전동식압축기의 구동RPM을 조절하는 1차과열방지운전과,
    상기 인버터의 온도가 제2설정 온도(> 상기 제1설정온도) 보다 높으면, 상기 전동식압축기의 작동을 일시적으로 정지하는 2차과열방지운전을 포함하고,
    상기 제2차과열방지운전 후, 상기 인버터의 온도가 제3설정온도(<상기 제1설정온도) 보다 낮아지면, 상기 전동식압축기의 정상 운전을 다시 수행하는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인버터는 상기 전동식압축기 내로 흡입되는 냉매에 의하여 냉각되는 구조를 가지며,
    상기 1차과열방지운전 시, 상기 전동식압축기의 구동 RPM을 상기 설정 RPM보다 크도록 제어하는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 정상 운전 단계에서, 상기 인버터는 상기 차량의 FATC(Full Automatic Temperature Control)에 연결되어, 상기 FATC로부터 상기 설정 RPM 정보를 전달받아 상기 전동식압축기의 구동 RPM을 제어하는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 과열방지운전 단계에서, 상기 인버터는 상기 차량의 FATC와는 독립적으로 상기 전동식압축기의 구동 PRM을 제어하는 차량의 공기조화장치용 전동식압축기의 제어방법.
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