KR101181096B1 - 차량의 공조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 공조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 온도조절도어 없이 히터코어 및 증발기를 각각 독립적으로 동작시키고 상기 히터코어 및 증발기의 온풍 및 냉풍에 대한 미세 온도도절이 가능한 기술에 관한 것이다.
본 발명의 차량의 공조 시스템은, 본체; 상기 본체의 내부에 설치되어 온풍을 발생시키는 전기식 히터코어; 상기 본체의 내부에 설치되어 냉풍을 발생시키는 냉방장치; 상기 차량의 실내온도를 측정하는 제1센서; 상기 차량의 외기온도를 측정하는 제2센서; 목표온도를 설정받는 키 입력부; 전류량별 상기 전기식 히터코어에서 발생하는 상기 온풍의 온도 또는 상기 전류량별 상기 냉방장치의 냉풍의 온도가 저장된 데이터베이스; 및 상기 전기식 히터코어 또는 상기 냉방장치에 인가되는 전류량을 조절하여, 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절하되, 상기 차량의 외기온도 또는 실내온도가 상기 목표온도보다 높으면 냉방모드로 전환하여 상기 냉방장치를 독립적으로 동작시키고, 상기 외기온도 또는 실내온도가 상기 목표온도보다 낮으면 난방모드로 전환하여 상기 전기식 히터코어를 독립적으로 동작시키는 제어장치를 포함한다.

Description

차량의 공조 시스템{A AIR CONDITIONING SYSTEM FOR CAR}
본 발명은 차량의 난방기 및 냉방기를 서로 독립적으로 동작시켜 차량의 내부 온도를 조절하는 공조 시스템에 관한 것이다.
차량의 공조 시스템은 차량의 실내 공간의 온도, 습도, 기류, 공기 청정도를 목표하는 상태가 되도록 조절해주는 역할을 한다.
도 1은 종래의 차량의 공조 시스템의 구성을 나타내는 측 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 가솔린/디젤 엔진 등의 내연기관을 장착한 차량의 공조제어 시스템(1)은 공조기 본체(100)와 상기 공조기 본체(100)의 일 측에 설치되며 가솔린/디젤 엔진의 폐열을 수집하여 온풍을 발생시키는 히터코어(10)와 상기 공조기 본체(100)의 타 측에 설치되며 냉풍을 발생시키는 에어컨의 증발기(20)와 상기 공조기 본체(100)에서 히터 코어(10) 및 증발기(20)의 사이에 설치되어 상기 냉풍 및 온풍의 양(비율)을 조절하는 온도조절도어(D) 등을 포함한다. 또한 차량의 공조제어 시스템(1)은 외부의 공기가 유입되는 유입구(102)와 상기 본체(100)의 내부의 공기를 차량의 각 부분으로 토출하는 토출구(104)를 포함한다.
이러한 종래의 차량의 공조제어 시스템(1)은 난방 또는 냉방 시 상기 히터코어(10) 및 증발기(20)를 모두 동작시키고 상기 히터코어(10) 및 증발기(20)에서 각각 발생하는 냉풍 및 온풍의 양을 일정 비율로 섞어서 조절함으로써 차량의 실내 온도를 조절한다. 이러한 종래의 차량의 공조제어 시스템(1)이 냉풍 및 온풍의 양을 일정 비율로 섞어 온도를 조절하는 이유는 다음과 같다. 종래의 차량의 공조제어 시스템(1)의 히터코어(10) 및 증발기(20)는 냉풍 및 온풍에 대한 세기 즉 온도조절 기능이 없다. 예를 들어 운전자가 예컨대 25℃의 냉풍을 원한다고 하더라도 증발기(20)는 중간 정도 온도의 냉풍을 발생시키는 것이 아니라 증발기(20)의 스펙에 따른 예컨대 10℃의 냉풍밖에 발생시키지 못한다. 따라서 운전자가 원하는 온도의 냉풍(또는 온풍)을 생성하기 위해서는 일정 양의 온풍(또는 냉풍)을 상기 냉풍(또는 온풍)에 반드시 섞어야만 한다. 이러한 구조는 상기 히터코어(10)가 엔진의 폐열을 수집하여 동작하는 내연기관이 적용된 차량에서는 에너지 효율 면에서는 최적의 구조라고 볼 수 있다. 그러나 엔진의 폐열이 존재하지 않는 전기차량의 경우 상기 폐열을 활용하는 히터코어 대신 전기식 히터코어(PTC 히터)를 별도로 장착해야 한다. 더욱이 상기 전기차량에서 운전자가 원하는 온도의 냉풍(또는 온풍)을 생성하기 위해서는 상기 전기식 히터코어를 항상 동작시켜야 하므로 에너지 낭비를 초래하는 문제점이 있다.
또한 종래의 차량의 공조 시스템(1)은 히터코어(10), 증발기(20) 및 조절 도어(D)를 모두 구비하여야 하는 구조이므로 공조 시스템(1)의 크기를 소형화하기가 어려운 문제점이 있다.
이에 온도조절도어(D) 없이 히터코어(10) 및 증발기(20)를 각각 독립적으로 동작시키고 상기 히터코어(10) 및 증발기(20)의 온풍 및 냉풍에 대한 미세 온도도절이 가능한 기술에 대한 연구개발 필요성이 대두된다.
본 발명은 온도조절도어 없이 히터코어 및 증발기 중 어느 하나를 독립적으로 동작시키고 상기 히터코어 및 증발기의 온풍 및 냉풍에 대한 미세 온도도절이 가능한 차량의 공조 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 차량의 공조 시스템은, 본체; 상기 본체의 내부에 설치되어 온풍을 발생시키는 전기식 히터코어; 상기 본체의 내부에 설치되어 냉풍을 발생시키는 냉방장치; 상기 차량의 실내온도를 측정하는 제1센서; 상기 차량의 외기온도를 측정하는 제2센서; 목표온도를 설정받는 키 입력부; 전류량별 상기 전기식 히터코어에서 발생하는 상기 온풍의 온도 또는 상기 전류량별 상기 냉방장치의 냉풍의 온도가 저장된 데이터베이스; 및 상기 전기식 히터코어 또는 상기 냉방장치에 인가되는 전류량을 조절하여, 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절하되, 상기 차량의 외기온도 또는 실내온도가 상기 목표온도보다 높으면 냉방모드로 전환하여 상기 냉방장치를 독립적으로 동작시키고, 상기 외기온도 또는 실내온도가 상기 목표온도보다 낮으면 난방모드로 전환하여 상기 전기식 히터코어를 독립적으로 동작시키는 제어장치를 포함한다.
여기서 본 발명의 상기 본체의 일 측 및 타 측에는 각각 외부로부터 공기가 유입되는 유입구와 상기 유입구로부터 유입된 공기를 차량의 실내로 토출시키는 적어도 하나의 토출구가 설치되고, 상기 냉방장치의 유입구는 상기 본체의 유입구와 서로 마주보며 설치되며, 상기 전기식 히터코어의 유입구는 상기 냉방장치의 유출구와 서로 일정 거리를 두고 마주보며 나란히 설치되고, 상기 냉방장치의 유출구에서 발생한 냉풍은 상기 전기식 히터코어의 유입구 및 유출구를 통과하여 상기 본체의 토출구로 토출된다.
삭제
한편 본 발명은 상기 차량으로 조사되는 태양광의 세기를 측정하는 제3센서를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 태양광의 세기를 이용하여 상기 목표온도를 보정한다.
한편 본 발명의 상기 제어장치는 상기 전기식 히터코어 또는 상기 냉방장치에 인가되는 상기 전류량을 직류 펄스파의 폭 변조를 통해 선형적(Linear)으로 조절한다.
한편 본 발명은 차량의 송풍모드를 파악하는 제4센서를 더 포함하고, 상기 제어장치는 차량의 송풍모드가 외기순환모드일 경우에는 상기 외기온도를 상기 목표온도와 비교하여 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절하고 차량의 송풍모드가 내부순환모드일 경우에는 상기 실내온도를 상기 목표온도와 비교하여 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절한다.
본 발명의 차량의 공조 시스템은 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이에 따라 독립적으로 동작하는 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에 인가되는 전류량을 조절하여 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절한다. 즉 종래의 차량의 공조 시스템과 같이 온풍 및 냉풍을 섞어서 특정 온도의 온풍 및 냉풍을 만드는 것이 아니라 본 발명은 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치 중 어느 하나만을 독립적으로 동작시키고 직접 특정 온도의 온풍 및 냉풍을 발생시킨다. 이에 종래의 공조 시스템의 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치를 모두 동작시켜 온풍 및 냉풍을 섞는 과정에서 발생하는 에너지 낭비를 막을 수 있는 효과를 제공한다. 또한 종래의 공조 시스템의 상기 온풍 및 냉풍을 섞기 위해 공조 시스템의 본체의 내부에 마련했던 온도조절도어를 삭제할 수 있어서 공조 시스템 본체의 체적 및 중량을 줄일 수 있으므로 공조 시스템을 소형화할 수 있고 결과적으로 차량의 체적 및 중량을 감소시키는 효과를 제공한다.
한편 본 발명의 차량의 공조 시스템은 전기식 히터코어 및 냉방장치를 일정 간격을 두고 서로 나란히 배치시키고 냉방장치에서 발생된 냉풍은 상기 전기식 히터코어의 유입구 및 유출구를 통과시켜 상기 본체의 토출구로 토출되게 한다. 이에 상기 전기식 히터코어 및 냉방장치의 인접 배치에 따라 차량의 공조 시스템의 본체의 체적을 줄일 수 있어서 상기 차량의 공조 시스템의 체적을 더욱 줄일 수 있는 효과를 제공한다.
한편 본 발명의 차량의 공조 시스템은 전류량별 상기 전기식 히터코어에서 발생하는 상기 온풍의 온도 또는 전류량별 상기 냉방장치의 냉풍의 온도가 저장된 데이터베이스를 포함한다. 이에 전류량별로 체계적으로 온풍 또는 냉풍의 온도를 미세하게 조절할 수 있어서 효율적으로 차량 실내의 온도관리를 할 수 있다는 효과를 제공한다.
한편 본 발명의 차량의 공조 시스템은 태양광의 세기를 이용하여 사용자로부터 설정 받은 목표온도를 보정한다. 이에 태양광의 세기를 감안하여 사용자의 체감온도를 감안하여 차량 실내의 온도관리를 할 수 있다는 효과를 제공한다.
한편 본 발명의 차량의 공조 시스템은 상기 전기식 히터코어 또는 상기 냉방장치에 인가되는 상기 전류량을 직류 펄스파의 폭 변조를 통해 선형적(Linear)으로 조절(평균전류 공급)한다. 이에 순간적으로 발생하는 과잉전류로부터 상기 전기식 히터코어 또는 상기 냉방장치를 보호할 수 있는 효과를 제공한다. 또한 전류량 조절 기능을 갖는 종래의 기계식 릴레이를 삭제할 수 있는 효과를 제공한다. 또한 평균전류의 공급으로 인해 기기 작동의 안정성을 담보할 수 있으며 에너지 효율을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 차량의 공조 시스템의 구성을 나타내는 측 단면도.
도 2는 본 발명의 차량의 공조 시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 차량의 공조 시스템의 본체의 구성을 나타내는 측 단면도.
도 4는 본 발명의 차량의 공조 시스템의 전기식 히터코어의 모습을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 차량의 공조 시스템의 냉방장치의 모습을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 본 발명의 차량의 공조 시스템의 제어장치가 목표온도와 외기온도/실내온도와 비교하여 난방모드 또는 냉방모드를 판단하는 모습을 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 차량의 공조 시스템의 제어장치가 듀티 비 제어를 통해 전기식 히터코어 또는 냉방장치에 전류량을 조절하며 공급하는 모습을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 외부조건(외기온도)별로 전기식 히터코어에 인가되는 듀티 비에 따라 상기 전기식 히터코어에서 발생하는 온풍의 온도를 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 차량의 공조 시스템의 동작을 나타내는 순서도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 공조 시스템(1000)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 공조 시스템(1000)은 본체(100), 전기식 히터코어(10), 냉방장치(20), 센서부(30), 키 입력부(40), 제어장치(50), 데이터베이스(60) 등을 포함한다.
본체(100)는 소정의 형상으로 마련되고 일 측 및 타 측에서 외부 공기가 유입 및 유출되며 전기식 히터코어(10) 및 냉방장치(20)가 내부에 수용된다.
전기식 히터코어(10)는 전기식으로 동작하며 상기 본체(100)의 내부에 설치되어 제어장치(50)에 의해 인가되는 전류량에 따라 상이한 온도의 온풍을 발생시킨다.
냉방장치(20)는 상기 본체(100)의 내부에 설치되어 제어장치(50)에 의해 인가되는 전류량에 따라 상이한 온도의 냉풍을 발생시킨다.
센서부(30)는 차량의 실내온도, 외기온도 및 차량으로 조사되는 태양광의 세기를 측정하고 키 입력부(40)는 차량 실내의 목표온도를 설정 받는다.
제어장치(50)는 차량의 실내온도 또는 외기온도와 목표온도의 차이에 따라 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)를 독립적으로 동작시키고 상기 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)에 인가되는 전류량을 조절하여 상기 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절한다.
이하 본 발명에 따른 차량의 공조 시스템(1000)을 구성 요소별로 설명한다.
- 본체(100)의 구성 -
도 3은 본 발명의 차량의 공조 시스템(1000)의 본체(100)의 구성을 나타내는 측 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(100)는 소정의 형상으로 이루어져 외부는 밀폐되고 내부에는 수용공간이 마련된다. 본체(100)의 일 측에는 외부로부터 공기가 유입되는 유입구(102)가 마련된다. 상기 본체(100)의 타 측에는 상기 유입구(102)를 통해 유입되고 후술하는 냉방장치(20) 또는 전기식 히터코어(10)에 의해 생성된 온풍 또는 냉풍이 차량의 차량 실내의 각 부분으로 토출되도록 차량 실내의 각 부분에 대응하는 적어도 하나의 토출구(104)가 마련된다. 그리고 본체(100)에는 후술하는 냉방장치(20) 또는 전기식 히터코어(10)가 각각 안치 및 결합되도록 제1결합부(A) 및 제2결합부(B)가 형성된다. 이에 상기 냉방장치(20)의 유출구(10b)에서 발생한 냉풍은 상기 전기식 히터코어(10)의 유입구(10a) 및 유출구(10b)를 통과하여 상기 본체(100)의 토출구(104)로 토출되고 상기 전기식 히터코어(10)의 유출구(10b)를 통과한 온풍은 상기 냉방장치(20)를 거치지 않고 바로 본체(100)의 토출구(104)로 토출될 수 있다.
- 전기식 히터코어(10)의 구성 -
도 4는 본 발명의 차량의 공조 시스템(1000)의 전기식 히터코어(10)의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전기식 히터코어(10)는 상기 본체(100)의 제1결합부(A)에 결합되며 유입구(10a) 및 유출구(10b)를 포함한다. 전기식 히터코어(10)는 바람직하게는 전기를 이용해 가열장치를 가열하고 가열된 가열장치가 공기를 가열시켜 온풍을 발생시키는 전기식 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터로 마련된다. 이러한 전기식 히터코어(10)는 많은 전류를 인가할수록 가열장치의 온도가 높아져 높은 온도의 온풍을 발생시키고 적은 전류를 인가하면 상대적으로 온도가 낮아져 낮은 온도의 온풍을 발생시킨다. 이에 후술하는 제어장치(50)가 상기 전기식 히터코어(10)로 공급되는 전류의 양을 조절하여 상기 전기식 히터코어(10)에서 발생하는 온풍의 온도를 조절할 수 있다.
- 냉방장치(20)의 구성 -
도 5는 본 발명의 차량의 공조 시스템(1000)의 냉방장치(20)의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 냉방장치(20)는 상기 본체(100)의 제2결합부(B)에 결합되며 유입구(20a) 및 유출구(20b)를 포함한다. 공지된 바와 같이 에어컨 컴프레서는 기체 상태의 냉각제를 전기모터 등을 이용하여 압축시켜 고온, 고압의 상태로 만드는 압축기와 압축기를 나온 고온, 고압의 기체를 외부에서 흡입한 공기와 반응시켜 액체 상태로 만들며 열을 방출시키는 응축기와 응축기를 나온 고압 상태의 액체를 모세관으로 통과시켜 저압의 액체로 만드는 팽창밸브를 포함한다. 상기 증발기는 상기 에어컨 컴프레서의 팽창밸브와 연결되어 팽창밸브를 나온 저온, 저압 상태의 액체 냉각제를 증발시켜 주위의 더운 공기를 흡수하여 기체 상태로 증발시키고 더운 공기가 흡수되어 차가워진 공기를 팬을 통해 외부로 유출시킨다. 즉 본 발명의 냉방장치(20)의 증발기는 바람직하게는 상기 본체(100)의 내부의 제1결합부(A)에 결합되고 상기 증발기를 제외한 나머지 구성은 바람직하게는 상기 본체(100)의 외부에 마련되어 상기 증발기와 연결된다. 여기서 본 발명은 냉방장치(20)의 증발기만 상기 본체(100)의 내부에 결합된 것으로 기술하였지만 상기 냉방장치(20)의 모든 구성 요소가 상기 냉방장치(20)의 내부에 마련되도록 설계변경이 가능하다.
여기서 증발기에서 증발되는 기체의 양은 에어컨 컴프레서의 압축기의 압축 량에 비례한다. 즉 상기 압축기는 상기 전기모터의 회전수(RPM)가 높으면 더욱 기체 상태의 냉각제를 더 많이 압축시키게 되어 증발기에 더 많은 저온, 저압 상태의 액체 냉각제를 공급할 수 있다. 반면 상기 압축기는 상기 전기모터의 회전수(RPM)가 낮으면 적은 기체 상태의 냉각제를 압축시키게 되어 증발기에 상대적으로 적은 저온, 저압 상태의 액체 냉각제를 공급한다. 이에 상기 압축기의 전기모터의 회전수(RPM)를 조절하면 상기 증발기에서 발생하는 냉매의 증발 양을 조절할 수 있고 상기 냉매의 증발 양에 따라 상기 증발기에서 발생하는 냉풍의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어 압축기의 전기모터의 회전수가 3000RPM일 경우 상기 냉방장치(20)에서 발생하는 냉풍의 온도는 15.4℃가 될 수 있고 압축기의 전기모터의 회전수가 5000RPM일 경우 상기 냉방장치(20)에서 발생하는 냉풍의 온도는 11.8℃가 될 수 있으며 압축기의 전기모터의 회전수가 7000RPM일 경우 상기 냉방장치(20)에서 발생하는 냉풍의 온도는 10.4℃가 될 수 있다. 여기서 상기 전기모터의 회전수는 상기 압축기로 인가되는 전류의 양을 통해 조절할 수 있다. 결국 상기 냉방장치(20)의 압축기로 인가되는 전류의 양을 조절하면 상기 증발기에서 발생하는 냉풍의 온도를 조절할 수 있다.
- 센서부(30) 및 키 입력부(40)의 구성 -
도 2에 도시된 바와 같이, 센서부(30)는 제1센서, 제2센서 및 제3센서 등을 포함한다.
제1센서는 차량의 내부에 설치되어 차량의 실내온도를 측정한다.
제2센서는 차량의 외부에 설치되어 차량의 외기온도를 측정한다.
제3센서는 차량의 외부 또는 내부에 설치되어 차량으로 조사되는 태양광의 세기를 측정한다.
제4센서는 현재 차량의 송풍모드를 외기순환모드 또는 내부순환모드 중 어느 하나로 파악한다.
키 입력부(40)는 사용자로부터 실내온도에 대한 목표온도를 설정 받는다.
- 제어장치(50)의 구성 -
도 2에 도시된 바와 같이, 제어장치(50)는 우선 제4센서를 통해 차량의 송풍모드를 외기순환모드 또는 내부순환모드 중 어느 하나로 파악한다. 즉 차량이 외기순환모드로 설정되어 있으면 차량의 외부공기 및 내부공기가 서로 순환하고 있는 상태이므로 이론상으로 차량의 외기온도 및 실내온도를 동일한 것으로 간주하고 상기 차량의 외기온도를 키 입력부(40)를 통해 설정 받은 목표온도와 서로 비교하여 차량의 실내 온도를 제어한다. 반면 차량이 내부순환모드로 설정되어 있으면 차량의 외부공기 및 내부공기가 서로 차단된 상태이므로 차량의 실내온도를 키 입력부(40)를 통해 설정 받은 목표온도와 서로 비교하여 차량의 실내 온도를 제어한다.
도 6은 본 발명의 본 발명의 차량의 공조 시스템(1000)의 제어장치(50)가 목표온도와 외기온도/실내온도와 비교하여 난방모드 또는 냉방모드를 판단하는 모습을 나타내는 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 차량의 목표온도가 23℃이고 차량의 외기온도 또는 실내온도가 28℃인 경우 상기 차량의 외기온도 또는 실내온도가 목표온도보다 높으므로 상기 차량은 냉방이 필요한 것으로 판단되어 차량을 냉방모드로 전환하고 전기식 히터코어(10)는 동작시키지 않고 냉방장치(20)를 독립적으로 동작시킨다. 반면 차량의 목표온도가 23℃이고 차량의 외기온도 또는 실내온도가 13℃인 경우 상기 차량의 외기온도가 목표온도보다 높으므로 상기 차량은 난방이 필요한 것으로 판단되어 냉방장치(20)는 동작시키지 않고 전기식 히터코어(10)를 독립적으로 동작시킨다.
이어서 상기 제어장치(50)는 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이에 따라 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)의 전류량을 제어하여 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 미세하게 조절한다.
예를 들어 제어장치(50)는 차량의 목표온도와 외기온도 또는 실내온도를 서로 비교한다. 즉 차량의 목표온도가 23℃이고 차량의 외기온도 또는 실내온도가 26℃인 경우 상기 차량의 외기온도 또는 실내온도가 목표온도보다 높으므로 상기 차량은 냉방이 필요한 것으로 판단되어 전기식 히터코어(10)는 동작시키지 않고 냉방장치(20)를 독립적으로 동작시켜 상기 외기온도 또는 실내온도가 목표온도가 될 때까지 냉방장치(20)를 동작시킨다. 반면 차량의 목표온도가 23℃이고 차량의 외기온도 또는 실내온도가 15℃인 경우 상기 차량의 외기온도 또는 실내온도가 목표온도보다 낮으므로 상기 차량은 난방이 필요한 것으로 판단되어 냉방장치(20)는 동작시키지 않고 전기식 히터코어(10)를 독립적으로 동작시켜 상기 외기온도 또는 실내온도가 목표온도가 될 때까지 전기식 히터코어(10)를 동작시킨다. 여기서 제어장치(50)가 상기 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)에 인가되는 전류량을 조절하여 상기 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절하는 구체적인 내용은 아래와 같다.
도 7은 본 발명의 차량의 공조 시스템(1000)의 제어장치(50)가 듀티 비 제어를 통해 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)에 전류량을 조절하며 공급하는 모습을 나타내는 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어장치(50)는 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)에 인가되는 상기 전류량을 직류 펄스파의 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)를 통해 선형적(Linear)으로 조절한다. 직류 펄스파의 폭 변조는 직류 펄스파의 폭을 조절하여 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)로 유입되는 전류량을 선형적으로 조절하는 방법이다. 여기서 펄스폭의 값이 "1"인 경우는 전류를 공급하는 "ON"의 동작을 하며 펄스폭의 값이 "0"인 경우는 전류를 공급하지 않는 "OFF"의 동작을 한다. 따라서 상기 펄스폭의 값이 "1"인 시간과 "0"인 시간 즉 듀티 비(%)(Duty Rate)를 조절하면 상기 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)로 유입되는 전류량을 선형적으로 조절(평균전류 공급 효과)할 수 있다.
도 8은 본 발명의 외부조건(외기온도)별로 전기식 히터코어(10)에 인가되는 듀티 비에 따라 상기 전기식 히터코어(10)에서 발생하는 온풍의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 듀티 비가 증가하면 할수록 전기식 히터코어(10)에서 발생하는 온풍의 온도가 선형적으로 상승함을 알 수 있다.
한편 데이터베이스(60)에는 상기 전류량별 상기 전기식 히터코어(10)에서 발생하는 상기 온풍의 온도 또는 상기 전류량별 상기 냉방장치(20)의 냉풍의 온도가 저장된다. 예를 들어 데이터베이스(60)에는 상기 전기식 히터코어(10)에 공급되는 전류량 즉 듀티 비(%)별로 상기 전기식 히터코어(10)에 전류를 공급하였을 때 상기 전기식 히터코어(10)에서 발생하는 온풍의 온도 값들이 실험값으로서 저장된다. 그리고 데이터베이스(60)에는 상기 냉방장치(20)에 공급되는 전류량 즉 듀티 비(%)별로 상기 냉방장치(20)의 압축기의 동작속도(RPM)들이 정의되며 상기 압축기의 동작속도에 따라 상기 냉방장치(20)의 증발기에서 발생하는 냉풍의 온도 값들이 실험값으로서 저장된다. 이에 상기 제어장치(50)가 차량의 실내온도 또는 목표온도의 차이가 클 경우 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)로 많은 전류를 공급한다. 이에 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)가 높은 온도의 온풍 또는 낮은 온도의 냉풍을 발생시키도록 하여 최대한 빠른 시간 내에 상기 외기온도 또는 실내온도와 목표온도를 서로 일치시킨다. 반면 상기 제어장치(50)는 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이가 작을 경우 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)로 적은 전류를 공급한다. 이에 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)가 상대적으로 낮은 온도의 온풍 또는 높은 온도의 냉풍을 발생시켜도 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이가 빠른 시간 내에 일치될 수 있다. 이와 같이 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이가 작을 경우 상기 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)로 적은 전류를 공급함으로써 본 발명의 차량 공조 시스템(1000)의 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 예를 들어 제어장치(50)는 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이가 15℃ 이상일 경우 전기식 히터코어(10) 또는 상기 냉방장치(20)에 최대 전류 예컨대 2A를 공급하고 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이가 5℃ 미만일 경우 최소 전류 예컨대 500mA를 공급하며 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도의 차이가 5-14℃인 경우 중간 전류 예컨대 1A를 공급하는 등의 방법으로 제어를 할 수 있다.
여기서 차량의 외기온도 또는 실내온도와 목표온도가 일치되었다고 하더라도 차량으로 조사되는 태양광의 세기가 강하다면 운전자는 자신이 설정한 목표온도에 만족하지 못하고 체감온도 상 덥다고 느낄 수 있다. 반면 차량으로 조사되는 태양광의 세기가 약한 야간 등의 운전 시에는 차량의 실내온도와 목표온도가 일치되었다고 하더라도 체감온도 상 춥다고 느낄 수 있다. 이에 상기 제어장치(50)는 제3센서를 통해 측정한 태양광의 세기를 기 설정된 기준치와 서로 비교하여 상기 태양광의 세기가 상기 기준치보다 높을 경우 상기 목표온도를 하향 보정한다. 그리고 상기 제어장치(50)는 상기 태양광의 세기가 상기 기준치보다 낮을 경우 상기 목표온도를 상향 보정한다.
이하 본 발명의 차량의 공조 시스템(1000)의 동작을 설명한다.
도 9는 본 발명의 차량의 공조 시스템(1000)의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 우선 제어장치(50)는 제1센서, 제2센서, 제3센서, 제4센서를 이용하여 차량의 실내온도, 외기온도, 태양광 세기, 차량의 송풍모드를 파악한다(S100).
이어서 상기 제어장치(50)는 키 입력부(40)를 통해 사용자로부터 차량의 실내온도에 대한 목표온도를 설정 받는다(S102).
이어서 상기 제어장치(50)는 상기 태양광 세기를 기 설정된 기준치와 서로 비교한다(S104).
이어서 상기 제어장치(50)는 상기 태양광 세기가 기 설정된 기준치보다 높을 경우 상기 목표온도를 하향 보정하고 상기 태양광 세기가 기 설정된 기준치보다 낮을 경우 상기 목표온도를 상향 보정한다(S106).
이어서 상기 제어장치(50)는 차량의 송풍모드에 따라 상기 목표온도와 비교할 차량의 외기온도 또는 실내온도를 파악한다(S108)
이어서 상기 제어장치(50)는 상기 외기온도 또는 실내온도를 상기 보정된 목표온도와 서로 비교한다(S110).
이어서 상기 제어장치(50)는 상기 보정된 목표온도가 상기 외기온도 또는 실내온도보다 낮을 경우 상기 차량을 난방모드로 전환하여 전기식 히터코어(10)를 독립적으로 동작시키고 상기 보정된 목표온도가 상기 외기온도 또는 실내온도보다 높을 경우 차량을 냉방모드로 전환하여 냉방장치(20)를 독립적으로 동작시킨다(S112).
이어서 상기 제어장치(50)는 상기 보정된 목표온도와 상기 외기온도 또는 실내온도와의 차이에 따라 상기 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)에 인가되는 전류량을 조절하여 상기 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절한다(S114).
이어서 상기 제어장치(50)는 상기 보정된 목표온도와 상기 외기온도 또는 실내온도가 서로 일치할 경우 상기 전기식 히터코어(10) 또는 냉방장치(20)의 동작을 중지시키고 차량을 송풍모드로 전환하여 차량의 송풍장치를 동작시킨다(S116).
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
1000: 차량의 공조 시스템
100: 본체
10: 전기식 히터코어
20: 냉방장치
30: 센서부
40: 키 입력부
50: 제어장치
60: 데이터베이스

Claims (6)

  1. 차량의 공조 시스템에 있어서,
    본체;
    상기 본체의 내부에 설치되어 온풍을 발생시키는 전기식 히터코어;
    상기 본체의 내부에 설치되어 냉풍을 발생시키는 냉방장치;
    상기 차량의 실내온도를 측정하는 제1센서;
    상기 차량의 외기온도를 측정하는 제2센서;
    목표온도를 설정받는 키 입력부;
    전류량별 상기 전기식 히터코어에서 발생하는 상기 온풍의 온도 또는 상기 전류량별 상기 냉방장치의 냉풍의 온도가 저장된 데이터베이스; 및
    상기 전기식 히터코어 또는 상기 냉방장치에 인가되는 전류량을 조절하여, 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절하되, 상기 차량의 외기온도 또는 실내온도가 상기 설정받은 목표온도보다 높으면 냉방모드로 전환하여 상기 냉방장치를 독립적으로 동작시키고, 상기 외기온도 또는 실내온도가 상기 설정받은 목표온도보다 낮으면 난방모드로 전환하여 상기 전기식 히터코어를 독립적으로 동작시키는 제어장치
    를 포함하는 차량의 공조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체의 일 측 및 타 측에는 각각 외부로부터 공기가 유입되는 유입구와 상기 유입구로부터 유입된 공기를 차량의 실내로 토출시키는 적어도 하나의 토출구가 설치되고,
    상기 냉방장치의 유입구는 상기 본체의 유입구와 서로 마주보며 설치되며,
    상기 전기식 히터코어의 유입구는 상기 냉방장치의 유출구와 서로 일정 거리를 두고 마주보며 나란히 설치되고,
    상기 냉방장치의 유출구에서 발생한 냉풍은 상기 전기식 히터코어의 유입구 및 유출구를 통과하여 상기 본체의 토출구로 토출되는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량으로 조사되는 태양광의 세기를 측정하는 제3센서를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 태양광의 세기를 이용하여 상기 목표온도를 보정하는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치는
    상기 전기식 히터코어 또는 상기 냉방장치에 인가되는 상기 전류량을 직류 펄스파의 폭 변조를 통해 선형적(Linear)으로 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    차량의 송풍모드를 파악하는 제4센서를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 차량의 송풍모드가 외기순환모드일 경우에는 상기 외기온도를 상기 목표온도와 비교하여 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절하고 차량의 송풍모드가 내부순환모드일 경우에는 상기 실내온도를 상기 목표온도와 비교하여 상기 전기식 히터코어 또는 냉방장치에서 발생하는 온풍 또는 냉풍의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 공조 시스템.
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