KR101210097B1 - 공조 장치의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공조 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 히터 컷 오프 조건을 만족여부를 확인하고, 이를 통해 히터를 컷오프 시킴으로써, 히터의 구동에 의해서 소모되는 공조 장치의 전력 소모를 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 차량의 실내 온도를 실내 목표 온도로 유지하기 위한, 공조 시스템에서 토출되어야 하는 목표 토출 온도와 증발기의 온도인 목표 증발기 온도 중에서 적어도 하나가 히터 구동 조건을 만족하는지 여부를 확인하는 구동 조건 확인 단계와; 히터 구동 조건을 만족하면, 목표 토출 온도를 출력하도록 차량의 온도 및 주행 조건에 따라 히터의 구동을 제어하는 히터 구동 제어 단계 및; 히터가 구동 시에, 히터에서 토출되는 히터 토출 온도가 기준온도 이상이거나, 히터 토출 온도가 목표 토출 온도보다 일정 온도 이상 크다면 히터의 구동을 컷 오프 시키는 히터 컷오프 확인 단계를 개시한다.

Description

공조 장치의 제어 방법{DRIVING METHOD OF AIR CONDITIONER IN ELECTRICAL VEHICLE}
본 발명은 공조 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 히터 컷 오프 조건을 만족여부를 확인하고, 이를 통해 히터를 컷오프 시킴으로써, 히터의 구동에 의해서 소모되는 공조 장치의 전력 소모를 방지할 수 있는 공조 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
친환경 에너지 개발에 관심이 집중되고 있는 최근에는 자동차 분야에서도 배터리를 에너지원으로 사용하여 친환경적인 전기 자동차가 주목받고 있다. 이러한 전기 자동차는 차량의 구동의 에너지원인 배터리의 축적 밀도의 한계로 인해서 배터리 충전 후에 총 주행 거리인 항속거리의 증가를 위한 개발이 요구된다.
그러나 전기 자동차는 엔진에 의해서 구동되는 차량에서 엔진 내열과 냉각을 위한 에어컨 시스템을 통해 공조 시스템을 구동시키는 것과 달리, 별도의 전기 히터와 에어컨 시스템을 통해 차량 내부의 온도를 제어하므로 엔진 구동 차량에 비해서 공조 시스템에서 소비되는 전력이 크다.
또한, 이러한 공조 시스템은 차량 내부의 온도 조절을 위해서 더운 여름에도 별도로 전기 히터와 에어컨 시스템을 별도로 구동시키기 위한 소비 전력이 요구된다.
그러므로 이러한 공조 시스템의 소비 전력으로 인해서 항속 거리가 저하되는 문제가 발생된다. 이러한 공조시스템에 의한 전력 소비를 감소시키기 위해 공조 시스템의 구동을 제한할 경우 항속 거리는 증가될 수 있으나 차내의 운전자에게 공조 시스템 구동 제한으로 인한 불쾌감을 줄 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 목표 토출 온도, 목표 증발기 온도, 증발기 온도 및 히터 토출 온도 등을 통해서 히터 컷 오프 조건을 만족여부를 확인하고, 이를 통해 히터를 컷오프 시킴으로써, 히터의 구동에 의해서 소모되는 공조 장치의 전력 소모를 방지할 수 있는 공조 장치의 제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 에어컨이 작동하고 있을 경우에 히터의 구동을 지연시킴으로써 히터와 에어컨이 동시에 작동할 경우에 발생되는 공조 소모 동력을 줄일 수 있는 공조 장치의 제어 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공조 장치의 제어 방법은 차량의 실내 온도를 실내 목표 온도로 유지하기 위한, 공조 시스템에서 토출되어야 하는 목표 토출 온도와 증발기의 온도인 목표 증발기 온도 중에서 적어도 하나가 히터 구동 조건을 만족하는지 여부를 확인하는 구동 조건 확인 단계와, 상기 히터 구동 조건을 만족하면, 목표 토출 온도를 출력하도록 차량의 온도 및 주행 조건에 따라 상기 히터의 구동을 제어하는 히터 구동 제어 단계 및 상기 히터가 구동 시에, 히터에서 토출되는 히터 토출 온도가 기준온도 이상이거나, 상기 히터 토출 온도가 상기 목표 토출 온도보다 일정 온도 이상 크다면 상기 히터의 구동을 컷 오프 시키는 히터 컷오프 확인 단계를 포함할 수 있다.
상기 히터 컷 오프 단계이후에는 상기 목표 토출 온도와 상기 목표 증발기 온도 중에서 적어도 하나가 상기 히터 구동 조건을 만족하는지 여부를 다시 확인 하는 구동 조건 재확인 단계 및 상기 히터 구동 조건을 만족하고 상기 목표 토출 온도가 제1온도 이하이면, 상기 히터 토출 온도가 목표 토출 온도보다 15℃ 더 낮을 경우에 히터 컷 오프를 해제시키는 히터 컷 오프 해제 확인 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 히터 컷 오프 해제 단계에서는 상기 히터 구동 조건을 만족하고 상기 목표 토출 온도가 제1온도를 초과하면, 상기 히터 토출 온도가 제2온도 보다 낮을 경우에 히터 컷 오프를 해제 시킬 수 있다.
상기 구동 조건 확인 단계와 상기 구동 조건 재확인 단계에서는 상기 목표 증발기 온도가 측정된 현재 증발기 온도 보다 2℃ 더 높거나, 상기 목표 토출 온도가 상기 목표 증발기 온도 보다 4℃ 더 높은 경우에 히터 구동 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 구동 조건 확인에서 구동 조건을 만족하면, 상기 구동 조건 확인 단계이후에 에어컨이 구동되고 있는지 여부를 확인하고 상기 에어컨이 구동되고 있다면 일정시간이 지난 후에 상기 히터 구동 제어 단계가 실행되도록 상기 히터의 구동을 일정 시간 정지 상태로 유지시키는 에어컨 구동확인 및 지연 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 에어컨 구동 확인 및 지연 단계에서 상기 에어컨이 구동되지 않는 것으로 확인되면 상기 히터 구동 제어 단계를 실행할 수 있다.
상기 히터 컷 오프 확인 단계에서는 상기 히터 토출 온도가 기준온도인 85℃ 이상이거나, 상기 히터 토출 온도가 상기 목표 토출온도보다 일정 온도인 20℃이상 크다면 히터 구동을 컷 오프 시킬 수 있다.
본 발명에 의한 공조 장치의 제어 방법은 목표 토출 온도, 목표 증발기 온도, 증발기 온도 및 히터 토출 온도 등을 통해서 히터 컷 오프 조건을 만족여부를 확인하고, 이를 통해 히터를 컷오프 시킴으로써, 히터의 구동에 의해서 소모되는 공조 장치의 전력 소모를 방지할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 공조 장치의 제어 방법은 에어컨이 작동하고 있을 경우에 히터의 구동을 지연시킴으로써 히터와 에어컨이 동시에 작동할 경우에 발생되는 공조 소모 동력을 줄일 수 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 공조 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1a 도 1b의 공조 장치의 제어 방법을 실시하기 위한 공조 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공조 장치의 제어 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 그리고 도 2를 참조하면, 도 1a 및 도 1b의 공조 장치의 제어 방법을 실시하기 위한 공조 시스템의 구성을 도시한 블록도가 도시되어 있다.
이하에서는 도 1의 공조 장치의 제어 방법을 도 2의 공조 장치의 구성을 통해 설명하고자 한다.
우선, 차량의 실내 온도를 운전자가 요구하는 실내 목표 온도로 유지하기 위해서 공조 제어기(110)는 공조 장치(100)에서 토출되어야 하는 목표 토출 온도(To)와, 에어컨(130)의 증발기의 목표 온도인 목표 증발기 온도(Teo)를 산출한다.
그리고 공조 제어기(110)는 산출된 목표 토출 온도(To)와 목표 증발기 온도(Teo) 중에서 적어도 하나가 공조 장치(100)의 히터를 구동시키기 위한 구동 조건을 만족하는지 여부를 확인하는 구동 조건 확인 단계(S1)를 실행 한다. 여기서 공조 제어기(110)는 차량의 각 센서에서 인가되는 차량의 상태 및 온도에 따라 공조 장치인 히터(120) 및 에어컨(130)의 각 전장 장치의 구동을 제어하는 전자동 온도 조절 장치(FATC; Full Automatic Temperature Control)의 컨트롤러일 수 있다.
이러한 구동 조건 확인 단계(S1)에서 공조 제어기(110)는 목표 증발기 온도(Teo)가 에어컨(130)의 증발기에서 측정된 온도인 증발기 온도(Te) 보다 2℃ 더 높거나, 목표 토출 온도(To)가 목표 증발기 온도(Teo) 보다 4℃ 더 높은 경우에 히터 구동 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
이러한 구동 조건 확인 단계(S1)에서 공조 제어기(110)는 증발기 온도(Te)에 2℃를 더한 값 보다 목표 증발기 온도(Teo)가 더 큰지 여부를 확인(S11)하고, 증발기 온도(Te)에 2℃를 더한 값 보다 목표 증발기 온도(Teo)가 더 크면 히터 구동 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
그리고 공조 제어기(110)는 증발기 온도(Te)에 2℃를 더한 값 보다 목표 증발기 온도(Teo)가 같거나 작다면, 목표 증발기 온도(Teo)에 4℃를 더한 값 보다 목표 토출 온도(To)가 더 큰지 여부를 확인(S12)한다. 그리고 공조 제어기(110)는 목표 증발기 온도(Teo)에 4℃를 더한 값 보다 목표 토출 온도(To)가 더 크면 히터 구동 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
그리고 구동 조건 확인 단계(S1)에서 히터 구동 조건을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 히터(120)를 오프 상태로 유지 시킨(S5)다.
그리고 구동 조건 확인 단계(S1)에서 히터 구동 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 에어컨(130)이 구동되고 있는지 여부를 확인(S21)하고, 에어컨(130)의 구동 여부에 따라 히터(120)의 구동을 일정 시간 정지 상태로 유지시키는 에어컨 구동확인 및 지연 단계(S2)를 실행한다.
우선 에어컨(130) 구동 여부 확인(S21)에서 에어컨(130)이 구동되고 있지 않은 것으로 판단되면, 목표 토출 온도(To)를 출력하도록 차량의 온도 및 주행 조건에 따라 히터(120)의 구동을 제어하는 히터 구동 제어 단계(S3)를 실행한다.
그리고 에어컨(130) 구동 여부 확인(S21)에서 에어컨(130)이 구동되고 있는 것으로 판단되면, 공조 제어기(110)는 타이머(T)를 구동시킨다. 그리고 공조 제어기(110)는 타이머(T)를 구동 시간이 일정시간 경과되었는지 여부를 확인(S23)하고, 타이머(T)가 일정시간 경과되면 히터(120)의 구동을 제어하는 히터 구동 제어 단계(S3)를 실행한다. 여기서 일정 시간은 1분(1min)으로 설정할 수 있다.
즉, 에어컨 구동확인 및 지연 단계(S2)에서는 에어컨(130)이 구동되고 있다면, 에어컨(130)의 컴프레서의 구동 RPM을 저하시킴으로써, 증발기의 온도가 낮아지도록 유도되는 일정 시간(1min)동안 히터(120)가 구동되지 않도록 정지 상태로 유지시킨 후에, 히터(120)의 구동을 제어하는 히터 구동 제어 단계(S3)를 실행한다.
이러한 히터 구동 제어 단계(S3)에서는 공조 제어기(110)가 차량의 내 외기 온도 및 차량 조건 등에 따라, 공조 장치(100)에서 차내로 인가되는 공기의 온도가 목표 토출 온도(To)가 되도록 PTC 히터인 히터(120)의 구동을 제어한다. 이때 공조 제어기(110)는 목표 토출 온도(To)로 공조 장치(100)의 토출 온도로 제어하기 위해서 펄스 변조방식(PWM; Pluse Width Modulation)으로 히터(120)로 인가되는 구동 신호를 제어하여 히터(120)에서 토출되는 공기의 온도를 제어한다.
그리고 히터가 구동하고 있는 상태에서, 구동되는 히터(120)에 의해서 가열되어 토출되는 히터 토출 온도(Tp)가 기준온도 이상이거나, 히터 토출 온도(Tp)가 목표 토출 온도(To)보다 일정 온도 이상 크다면 히터(120)의 구동을 컷 오프 시키는 히터 컷오프 확인 단계(S4)를 실행한다.
이러한 히터 컷오프 확인 단계(S4)에서 공조 제어기(110)는 히터 토출 온도(Tp)가 기준 온도인 85℃이상인지 여부를 확인(S41)하고, 히터 토출 온도(Tp)가 기준 온도 이상인 것으로 판단되면 히터(120)가 과열되는 것을 방지하기 위해서 히터를 컷 오프 (S43)시킴으로써, 히터를 오프 시킨(S5)다. 여기서 기준 온도는 차량의 공조 시스템의 구동 특성에 따라 상이하게 설정할 수 있다.
또한 이러한 히터 컷오프 확인 단계(S4)에서 공조 제어기(110)는 히터 토출 온도(Tp)가 기준 온도 미만인 것으로 판단되면, 히터 토출 온도(Tp)가 목표 토출 온도(To) 보다 일정온도인 20℃ 이상인지 여부를 확인(S42)한다.
그리고 히터 토출 온도(Tp)가 목표 토출 온도(To)에 20℃를 더한 값 이상이라면, 히터(120)의 과열로 인해 발생되는 전력 소모를 방지하기 위해서 히터를 컷 오프 (S43)시킴으로써, 히터를 오프 시킨(S5)다.
그리고 이러한 히터 컷오프 확인 단계(S4)에서 히터 토출 온도(Tp)가 기준온도 보다 낮고, 목표 토출 온도(To)에 일정온도를 더한 값보다 낮으면 히터(120)를 구동하여 목표 토출 온도(To)를 히터 토출 온도(Tp)를 통해 제어하는 히터 구동 제어 단계(S3)를 유지한다.
그리고 히터 컷 오프 확인 단계(S4)에서 히터(120)가 컷 오프되어, 오프 상태(S5)로 유지되고 있는 상태에서 히터(120)의 재구동을 위한 컷 오프 해제 조건을 확인하기 위해서, 목표 토출 온도(To)와 목표 증발기 온도(Teo) 중에서 적어도 하나가 히터 구동 조건을 만족하는지 여부를 다시 확인 하는 구동 조건 재확인 단계(S6)를 실행한다.
이러한 구동 조건 재확인 단계(S6)에서 공조 제어기(110)는 목표 증발기 온도(Teo)가 증발기 온도(Te) 보다 2℃ 더 높거나, 목표 토출 온도(To)가 목표 증발기 온도(Teo) 보다 4℃ 더 높은 경우에 히터 재 구동 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
이러한 구동 조건 재확인 단계(S6)에서 공조 제어기(110)는 증발기 온도(Te)에 2℃를 더한 값 보다 목표 증발기 온도(Teo)가 더 큰지 여부를 확인(S61)한다. 그리고 증발기 온도(Te)에 2℃를 더한 값 보다 목표 증발기 온도(Teo)가 더 크면 히터 재 구동 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 히터(120)의 컷 오프를 해제시키기 위한 조건을 만족하는지 여부를 확인하기 위해 컷 오프 해제 확인 단계(S7)를 실행한다.
그리고 공조 제어기(110)는 증발기 온도(Te)에 2℃를 더한 값 보다 목표 증발기 온도(Teo)가 같거나 작다면, 목표 증발기 온도(Teo)에 4℃를 더한 값 보다 목표 토출 온도(To)가 더 큰지 여부를 확인(S62)한다. 그리고 공조 제어기(110)는 목표 증발기 온도(Teo)에 4℃를 더한 값 보다 목표 토출 온도(To)가 더 크면 히터 구동 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 히터(120)의 컷 오프를 해제시키기 위한 조건을 만족하는지 여부를 확인하기 위해 컷 오프 해제 확인 단계(S7)를 실행한다.
그리고 구동 조건 재확인 단계(S6)에서 히터 구동 조건을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 히터(120)를 컷 오프 상태인 오프 상태로 유지 시킨(S5)다.
그리고 컷 오프 해제 확인 단계(S7)에서는 목표 토출 온도(To)가 제1온도 이하이면, 히터 토출 온도(Tp)가 목표 토출 온도(To)보다 15℃ 더 낮은지 여부를 확인(S71)하고, 목표 토출 온도(To)가 제1온도 이하이고 목표 토출 온도(To)에 15℃를 더한 것 보다 히터 토출 온도(Tp)가 더 낮으면, 히터 컷 오프 해제 조건을 만족하는 것으로 판단한다. 이때 제1온도는 예를 들어 64℃로 설정할 수 있다. 이러한 제1온도는 목표 토출 온도(To)에 대한 튜닝 값으로 공조 장치의 온도 제어 특성에 따라 설정할 수 있다.
여기서, 전기에 의해서 구동되는 PTC 히터인 히터(120)는 전원이 인가되어도 온도가 바로 상승되지 않기 때문에 현재 히터(120)에서 측정된 히터 토출 온도(Tp)가 목표 토출 온도(To)에 15℃를 더한 것 보다 낮으면, 히터(120)를 조기 가열시킴으로써 공조 장치에서 토출되는 토출 온도를 목표 토출 온도(To)로 용이하게 제어하기 위해서 컷 오프된 히터(120)의 컷 오프를 해제(S73)시킨다.
또한, 컷 오프 해제 확인 단계(S7)에서는 목표 토출 온도(To)가 제1온도를 초과하면, 목표 토출 온도(To)가 제2온도 보다 낮은지 여부를 확인(S72)하고, 목표 토출 온도(To)가 제1온도를 초과하고 목표 토출 온도(To)가 제2온도 보다 낮으면 히터 컷 오프 해제 조건을 만족하는 것으로 판단한다. 이때 제2온도는 예를 들어 84℃로 설정할 수 있다.
여기서, 목표 토출 온도(To)가 제1온도를 초과할 경우에는, 제1온도 이하일 때에 비해서 히터(120)가 더 빨리 구동 되도록 히터 토출 온도(Tp)가 설정된 제2온도 이하일 경우에는 히터 컷 오프 해제 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 컷 오프된 히터(120)의 컷 오프를 해제(S73)시킨다.
그리고 이와 같이 히터(120)의 컷 오프가 해제되면, 차내로 인가되는 공기의 온도가 목표 토출 온도(To)가 되도록 히터(120)의 구동을 제어하는 히터 구동 제어 단계(S3)를 실행한다.
이와 같은 공조 장치의 제어 방법은 목표 토출 온도(To), 목표 증발기 온도(Teo), 증발기 온도(Te) 및 히터 토출 온도(Tp)등을 통해서 히터(120)를 컷 오프 시키기 위한 조건 만족할 경우에 히터(120)를 컷오프 시킴으로써, 히터(120) 구동에 의해서 소모되는 공조 장치의 전력 소모를 방지할 수 있다. 또한, 이러한 공조 장치의 제어 방법은 에어컨이 작동하고 있을 경우에 히터의 구동을 지연시킴으로써 히터와 에어컨이 동시에 작동할 경우에 발생되는 공조 소모 동력을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 공조 장치의 제어 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 공조 장치 110; 공조 제어기
120; 히터 130; 에어컨

Claims (7)

  1. 차량의 실내 온도를 실내 목표 온도로 유지하기 위한, 공조 시스템에서 토출되어야 하는 목표 토출 온도와 증발기의 온도인 목표 증발기 온도 중에서 적어도 하나가 히터 구동 조건을 만족하는지 여부를 확인하는 구동 조건 확인 단계;
    상기 히터 구동 조건을 만족하면, 목표 토출 온도를 출력하도록 차량의 온도 및 주행 조건에 따라 상기 히터의 구동을 제어하는 히터 구동 제어 단계;
    상기 히터가 구동 시에, 히터에서 토출되는 히터 토출 온도가 기준온도 이상이거나, 상기 히터 토출 온도가 상기 목표 토출 온도보다 일정 온도 이상 크다면 상기 히터의 구동을 컷 오프 시키는 히터 컷오프 확인 단계; 및
    상기 구동 조건 확인 단계에서 구동 조건을 만족하면, 상기 구동 조건 확인 단계이후에 에어컨이 구동되고 있는지 여부를 확인하고 상기 에어컨이 구동되고 있다면 일정시간이 지난 후에 상기 히터 구동 제어 단계가 실행되도록 상기 히터의 구동을 일정 시간 정지 상태로 유지시키는 에어컨 구동확인 및 지연 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 장치의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터 컷 오프 단계이후에는
    상기 목표 토출 온도와 상기 목표 증발기 온도 중에서 적어도 하나가 상기 히터 구동 조건을 만족하는지 여부를 다시 확인 하는 구동 조건 재확인 단계; 및
    상기 히터 구동 조건을 만족하고 상기 목표 토출 온도가 제1온도 이하이면, 상기 히터 토출 온도가 목표 토출 온도보다 15℃ 더 낮을 경우에 히터 컷 오프를 해제시키는 히터 컷 오프 해제 확인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 장치의 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터 컷 오프 해제 단계에서는
    상기 히터 구동 조건을 만족하고 상기 목표 토출 온도가 제1온도를 초과하면, 상기 히터 토출 온도가 제2온도 보다 낮을 경우에 히터 컷 오프를 해제 시키는 것을 특징으로 하는 공조 장치의 제어 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동 조건 확인 단계와 상기 구동 조건 재확인 단계에서는
    상기 목표 증발기 온도가 측정된 현재 증발기 온도 보다 2℃ 더 높거나, 상기 목표 토출 온도가 상기 목표 증발기 온도 보다 4℃ 더 높은 경우에 히터 구동 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공조 장치의 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어컨 구동 확인 및 지연 단계에서
    상기 에어컨이 구동되지 않는 것으로 확인되면 상기 히터 구동 제어 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 공조 장치의 제어 방법.
  7. 삭제
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