KR101230806B1

KR101230806B1 - 고용량 보조히터의 제어방법

Info

Publication number: KR101230806B1
Application number: KR1020100130063A
Authority: KR
Inventors: 성태수; 전덕재
Original assignee: 갑을오토텍(주)
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2013-02-06
Also published as: KR20120068439A; DE102011056476A1

Abstract

본 발명은 배터리의 충전모드 및 방전모드를 실시할 수 있는 고용량 보조히터의 제어방법을 개시한다.
본 발명은 차량의 시동이 온상태가 되면 발전기와 배터리에서 전원을 공급받아 피티씨 히터의 작동을 시작하는 제1단계; 상기 제1단계를 진행하면서 설정시간 T1이 경과되지 않은 경우, 배터리 전압을 방전설정전압 V1으로 유지하면서 상기 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 방전모드를 실시하는 제2단계; 및 상기 제1단계를 진행하면서 설정시간 T1이 경과된 경우, 배터리에서의 전원공급을 차단하고 배터리 전압을 충전설정전압 V2로 유지하면서 상기 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 충전모드를 실시하는 제3단계를 실시하는 것이 가능하도록 한 것이다.

Description

고용량 보조히터의 제어방법{CONTROL METHOD FOR HIGH CAPACITY SUB HEATER}

본 발명은 고용량 보조히터의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방전모드와 충전모드를 선택적으로 실시할 수 있는 고용량 보조히터의 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 실내의 각 부위로 냉기와 온기를 선택적으로 공급하기 위한 공조시스템이 구비되는데, 하절기에는 에어컨을 작동시켜 냉기를 공급하고, 동절기에는 히터를 가동하여 온기를 공급하게 된다.

일반적으로 히터의 작동 방식은 엔진 내부를 순환하며 가열된 냉각수와 송풍기에 의하여 유입된 공기가 상호 열교환이 이루어지면서 차량 실내로 온기를 공급하며 난방을 하는 방식으로서, 엔진에 의해 발생되는 열을 이용하는 것이므로 에너지 효율이 높은 난방 방식이다.

그러나 동절기에는 시동 후, 엔진이 가열되기까지는 일정 시간이 필요하게 되므로 시동 후, 엔진이 가열되기까지는 일정 시간이 필요하게 되므로 시동 후 곧바로 난방이 이루어지지 않는다. 따라서 난방을 위하여 엔진이 가열되고 냉각수의 온도가 고온이 될 때까지 주행 전 소정 시간 엔진을 공회전 시키게 되는데, 이에 따른 에너지 낭비 및 환경오염의 문제가 발생하였다.

이러한 문제를 방지하기 위해 엔진이 가열되는 소정의 시간 동안에 별도의 프리히터(Pre-Heater)를 이용하여 차량 실내를 난방하는 방법이 이용되었는데, 종래의 열선 코일을 이용한 히터는 발열량이 높아 난방은 효과적으로 이루어지나 화재 위험이 높고 전열선의 수명이 짧아 부품의 수리 및 교환이 빈번하게 발생하는 불편이 있었다.

따라서, 최근에는 피티씨(PTC: Positive Temperature Coefficient)소자를 이용한 히터가 개발되고 있는데, 이러한 피티씨 히터는 화재 위험이 적고 수명이 길어 반 영구적으로 사용할 수 있는 장법이 있어 최근에는 그 적용범위가 매우 확대되고 있다. 또한 이와 같이 프리히터용으로 사용되는 피티씨 히터는 그 특성상 상대적으로 작은 용량의 히터가 주로 사용되었는데, 최근에는 다양한 차종과 사용자의 필요에 따라 고용량의 피티씨 히터가 요구되어 개발되고 있는 추세이다.

현재 사용되고 있는 고용량의 피티씨 히터는 발전기(Alternator)에서 전기를 공급받아 작동되는데, 초기 난방시에 전원부족으로 인해 발열 성능을 높이는데 한계가 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 고용량 피티씨 히터의초기 난방시에 발전기의 전기뿐만 아니라 배터리의 전원을 공급받아 난방 성능을 향상시킬 수 있는 고용량 보조히터의 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배터리의 전원을 공급받는 경우 조건에 따라 충전모드와 방전모드를 실시함으로써 에너지 효율이 향상될 수 있도록 하는 고용량 보조히터의 제어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 고용량 보조히터의 제어방법은 차량의 시동이 온상태가 되면 발전기와 배터리에서 전원을 공급받아 피티씨 히터의 작동을 시작하는 제1단계; 상기 제1단계를 진행하면서 설정시간 T1이 경과되지 않은 경우, 배터리 전압을 방전설정전압 V1으로 유지하면서 상기 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 방전모드를 실시하는 제2단계; 및 상기 제1단계를 진행하면서 설정시간 T1이 경과된 경우, 배터리에서의 전원공급을 차단하고 배터리 전압을 충전설정전압 V2로 유지하면서 상기 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 충전모드를 실시하는 제3단계를 실시하는 것이 가능하다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 제1단계는 차량과 캔통신이 실시되고 있는지를 판단하는 캔통신유무 판단단계; 캔통신이 진행되고 있다면 초기 피티씨 PWM 제어 전원이 인가되는 전원인가단계; 전원이 인가된 후, 캔통신 정보를 토대로 엔진스피드가 설정회전수가 S1rpm 이상인지와, 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K1℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H1℃ 이하인지를 판단하는 판단단계; 상기 판단단계에서 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상이고, 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K1℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H1℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계; 송풍기가 작동중이면 캔통신에 의해 배터리 전압이 방전설정전압 V1 이상인지 판단하는 배터리 전압 판단단계; 배터리 전압이 방전설정전압 V1 이상이면 PWM 듀티 출력과 피티씨 온 시그널 출력을 진행하는 피티씨 온 시그널 출력단계; 작동을 시작한 후 설정시간 T1이 지났는지를 판단하는 설정시간 판단단계;를 순차적으로 실시한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 설정시간 판단단계의 설정시간 T1은 15분 이다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 판단단계의 설정 회전수 S1은 500rpm 이고, 흡기온도 설정온도 K1은 23℃이고, 엔진 냉각수 설정온도 H1은 80℃이다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 배터리 전압 판단단계에서 배터리의 방전설정전압 V1은 12볼트이다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 제2단계는 상기 설정시간 판단단계에서 설정시간 T1이 지나지 않은 경우, 배터리 전압을 방전설정전압 V1으로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 피티씨 히터 작동단계; 캔통신을 연결하여 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상인지 확인하는 엔진스피드 판단단계; 엔진스피드가 S1rpm 이상 이면 흡입되는 흡기온도가 또 다른 설정온도 K2℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2℃ 이하인지를 판단하는 판단단계; 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K2℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H2℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계;를 순차적으로 실시하며, 송풍기가 작동중이면 상기 제1단계의 설정시간 판단단계로 진행된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 판단단계의 흡기온도의 또 다른 설정온도 K2 는 28℃이고, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2는 82℃이다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 제3단계는 상기 설정시간 판단단계에서 설정시간 T1이 경과된 경우, 배터리 전압을 충전설정전압 V2로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 피티씨 히터 작동단계; 캔통신을 연결하여 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상인지 확인하는 엔진스피드 판단단계; 엔진스피드가 S1rpm 이상 이면 흡입되는 흡기온도가 또 다른 설정온도 K2℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2℃ 이하인지를 판단하는 판단단계; 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K2℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H2℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계;를 순차적으로 실시하며, 송풍기가 작동중이면 상기 제3단계의 피티씨 히터 작동단계로 진행된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 피티씨 히터 작동단계에서 배터리의 충전설정전압 V2는 12.6볼트이다.

또한, 보다 바람직하게는, 제2단계와 제 3단계의 엔진스피드 판단단계에서 엔진스피드가 S1rpm 이하인 경우에는, PWM 듀티출력과 피티씨 온 시그널 출력을 오프하는 피티씨 온 시그널 출력 오프단계; 캔통신이 연결되었는지를 판단하여 연결된 경우에는 상기 제1단계의 판단단계를 진행할 수 있도록 하는 캔통신 유무 판단단계; 및 캔통신이 연결되지 않은 경우 피티씨 PWM제어 전원을 오프하는 전원오프단계;를 진행한다.

이와 같이 본 발명에 의한 고용량 보조히터의 제어방법은 고용량의 보조히터를 동작시키면서 배터리의 충전모드와 방전모드를 선택적으로 실시하는 것이 가능하도록 하는 에너지 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 고용량 보조히터를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 본 발명의 바람직한 일 실시예인 고용량 보조히터의 제어방법을 도시한 플로우차트,
도 3은 도 2에 도시된 "제1단계" 를 도시한 플로우차트,
도 4는 도 2에 도시된 "제2단계" 를 도시한 플로우차트,
도 5는 도 2에 도시된 "제3단계"를 도시한 플로우차트.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 고용량 보조히터의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 고용량 보조히터를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 본 발명의 바람직한 일 실시예인 고용량 보조히터의 제어방법을 도시한 플로우차트이고, 도 3은 도 2에 도시된 "제1단계" 를 도시한 플로우차트이고, 도 4는 도 2에 도시된 "제2단계" 를 도시한 플로우차트이고, 도 5는 도 2에 도시된 "제3단계"를 도시한 플로우차트이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 고용량 보조히터는 피티씨 소자(미도시)가 내부에 삽입되어 발열하는 다수개의 피티씨 로드(10)가 평행하게 일렬 배치되고, 이러한 피티씨 로드(10)의 양측면에는 공기와의 열교환을 위한 방열핀(20)이 피티씨 로드(10)와 접촉하도록 배치되괴, 상호 인접하는 방열핀(20) 사이에는 핀가이드(30)가 장착되어 방열핀(20)이 서로 분리된다. 이와 같이 배치된 피씨티 로드(10)의 상하 양측단부에는 상부하우징(50)과 하부하우징(60)이 각각 결합되며, 상부 및 하부하우징(50,60)과 함께 피티씨 히터의 프레임 구조를 이루도록 상부하우징(50)과 하부하우징(60)의 좌우 양측부에는 사이드프레임(40)이 장착된다.

상부하우징(50)의 내부 공간에는 고용량의 성능 발휘를 위해 피티씨 로드(10)의 동작을 제어하기 위한 PCB기판(70)이 장착되며, 이러한 PCB기판(70)에는 제어를 위한 파워트랜지스터(75)가 장착되고 또한 피티씨 로드(10)의 양극단자(11)가 클립(74)을 통해 장착되어 전기적으로 연결된다. 즉, PCB기판(70)에는 전원 공급을 위한 양극전원단자(81) 및 음극전원단자(82)로 구성된 전원단자(80)가 별도로 장착되고, 양극전원단자(81)로부터 공급된 전류는 PCB기판(70)의 회로를 따라 파워트랜지스터(75)를 통해 제어되며 피티씨 로드(10)의 양극단자(11)로 전달된다. 이와 같이 피티씨 로드(10)의 양극단자(11)로 전류가 전달되어 피티씨 로드(10) 내부의 피티씨 소자가 발열하고, 이는 다시 피티씨 로드(10)의 외측면 커버를 통해 음극전원단자(82)로 흘러나오는 방식으로 구성된다. 이때, 피티씨 로드(100)의 일측단부 커버의 외측면에는 음극단자(90)가 전기적으로 접촉되어 이러한 음극단자(90)를 통해 전류가 음극전원단자(82)로 흘러나오도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 PCB기판(70)에는 차량의 ECU로부터 차량 상태에 관한 정보를 수신하여 이에 따라 피티씨 로드(10)의 동작을 제어할 수 있도록 하기 위해 차량 ECU와 통신하는 통신포트(73)가 별도로 장착될 수 있다.

여기서, 피티씨 로드(10)의 구성을 간략하게 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따라 피티씨 로드(10)의 외형을 이루는 튜브 형상의 커버와, 커버의 일측단에 돌출되도록 커버의 내부에 삽입되는 양극단자(11)와, 커버의 내부에 위치하도록 양극단자(11)에 접촉 설치되는 피티씨 소자와, 양극단자(11)와 커버의 절연을 위한 인슐레이터를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 양극단자(11)를 통해 전류가 공급되면 피티씨 소자를 거쳐 커버를 통해 전류가 흘러가고, 이러한 과정에서 피티씨 소자가 발열하도록 구성된다. 이와 같은 피티씨 로드(10)의 구성은 다른 형태로 다양하게 변형 가능할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 제어 고용량 피티씨 히터는 차량용으로 2000W의 출력이 가능하고 이러한 출력을 위해 전류는 80A 내지 200A의 전류가 사용되며 전압은 12V 또는 24V 모두 사용 가능하도록 제작된다.

따라서, 고전류에 의해 전원단자(80) 또는 PCB기판(70)에 발생하는 전기 저항 또는 이에 의한 열 발생이 최소화될 수 있도록 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 제어 고용량 피티씨 히터의 PCB기판(70)에는 공기가 통과하며 PCB기판(70)이 방열될 수 있도록 다수개의 방열홀(71)이 형성된다.

이러한 다수개의 방열홀(71)은 PCB기판(70)에 장착된 각종 부품들 중에 발열량이 큰 부품이 장착되는 부위를 중심으로 형성되는 것이 바람직하고, 이에 따라 피티씨 로드(10)의 양극단자가 장착되는 인접한 부위에 형성될 수 있으며, 이에 더하여 파워트랜지스터(75) 등 PCB기판(70)에 실장되어 발열하는 각종 다른 전자부품이 장착되는 인접한 부위에 형성될 수 있다. 또한, 다수개의 방열홀(71)은 파워트랜지스터(75)와 전기적으로 연결되는 양극전원단자(81)가 장착되는 인접한 부위에 형성될 수도 있다.

이때, 이러한 방열홀(71)의 직경은 본 발명의 일 실시예에 따라 1mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 실질적으로 공기가 통과하며 열교환하는 접촉 면적이 증가하여 방열 효율이 증가할 수 있을 것이다.

이러한 방열 구조에 더하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 제어 고용량 피티씨 히터는 상부하우징(50) 내부 공간의 방열을 위해 상부하우징(50)의 일측면에 공기가 내부로 유입될 수 있도록 유동홀이 형성될 수 있으며, 또한 상부하우징(50)의 구조는 내부 공간에 PCB기판(70)을 수용하도록 일측면이 개방된 하우징본체(51)와, 하우징본체(51)의 개방된 면을 덮도록 결합되는 하우징덮개(52)를 포함하고, 하우징덮개(52)에는 내부 공간의 통풍을 위한 통풍구(52a)가 형성되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따라 상부하우징(50)에는 별도의 통풍구(52a)가 형성되지 않고, 각종 부품 조립을 위한 다양한 홀 및 조립시의 미세한 틈새 등으로 상부하우징(50) 내부 공간이 통풍될 수 있도록 형성될 수도 있을 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 제어 고용량 피티씨 히터는 이와 같은 방열 구조 이외에도 전원단자가 자체적으로 발열되지 않는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이에 대해 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM제어 고용량 피티씨 히터의 양극전원단자(81)는 전류에 의한 전기 저항 및 열이 임계치 이상 발생되지 않도록 통전 체적이 확장된 형태의 평판형으로 형성되어 PCB기판(70)의 부품실장면에 돌출되게 장착된다. 즉, PCB기판(70)에 결합된 양극전원단자(81)는 최대 출력에 필요한 허용전류에 적합하게 유효 통전 체적을 갖도록 형성된다.

따라서, 양극전원단자(81)의 통전 체적이 확장됨에 따라 양극전원단자(81)에서는 전류에 대한 전기 저항이 감소하고 이에 따라 전기 저항에 의해 발생되는 열 또한 현저히 감소하게 된다. 또한, 이와 같이 형성된 양극전원단자(81)는 그 자체로 열 발생이 감소되는 구조임과 동시에 또한 PCB기판(70)으로부터 열이 전도되어 방열되도록 하는 방열 기능도 수행되는 구조이다. 즉, 공기와 접촉 면적이 확장되도록 평판형으로 PCB기판(70)의 부품실장면에 돌출되게 장착되기 때문에 PCB기판(70)에 실장된 각종 부품 및 회로에 의해 발생되는 열이 양극전원단자(81)로 전도되며 방열되는 기능이 수행된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 제어 고용량 피티씨 히터는 PCB기판(70)의 열이 감소되고 이에 따라 상부하우징(50) 내부 공간에서의 온도가 증가하지 않으므로, 별도의 방열 장치 및 통풍구가 불필요하여 소형화가 가능하고 또한 PCB기판(70)에 실장된 각 부품들의 열 손상이 방지되며 오작동이 방지되는 구조이다.

이러한 구조에 따라 양극전원단자(81)의 확장된 단면적의 크기는 사용자의 필요에 따라 선택한 임계치 이상의 열이 발생되지 않도록 선택될 수 있을 것이고, 이러한 임계치는 전술한 바와 같이 별도의 방열 장치 및 통풍구 없이 PCB기판(70)의 열 손상 및 오작동이 방지되는 정도의 열 발생량 이하로 자유롭게 선택될 수 있을 것이다.

한편, PCB기판(70)에 장착된 다수개의 파워트랜지스터(75)는 본 발명의 일 실시예에 따라 각각 독립적으로 양극전원단자(81)로부터 전류가 공급되도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 양극전원단자(81)와 다수개의 파워트랜지스터(75)가 각각 독립적인 PCB기판(70) 상의 회로를 통해 서로 연결되는 방식으로 구성된다. 이러한 구조에 따라 PCB기판(70) 상의 패턴회로의 길이가 단축되고 또한 각각 독립적으로 패턴회로가 형성되어 다수개의 파워트랜지스터(75)로 공급되는 전류의 흐름이 각각의 패턴회로를 통해 분산되어 공급되기 때문에, 패턴회로를 통한 전기 저항에 의해 발생되는 열이 현저히 감소되어 PCB기판(70)에서의 열이 감소된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극전원단자(81)는 전술한 방열 기능의 수행을 위해 방열 면적이 증가하도록 적어도 일부 구간에서 PCB기판(70)의 가장자리 둘레 부위를 따라 길게 연장 형성되는 것이 바람직하다. 아울러 음극전원단자(82) 또한 PCB기판(70)으로부터 열이 전도되어 방열될 수 있도록 평판형으로 길게 연장 형성되어 PCB기판(70)의 부품실장면에 돌출되게 장착될 수 있으며, 또한 방열 면적이 증가하도록 적어도 일부 구간에서 PCB기판(70)의 가장자리 둘레 부위를 따라 길게 연장 형성되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 제어 고용량 피티씨 히터는 피티씨 로드(10)로부터 발생된 열이 PCB기판(70) 및 상부하우징(50)으로 전달되지 않고 외부로 방열될 수 있도록 음극단자(90)가 장착될 수 있으며, 이러한 음극단자(90)에는 후크(미도시)가 형성되어 상부하우징(50)에 상호 체결 결합될 수 있다. 따라서, 음극단자(90)는 피티씨 로드(10)의 외측면 일측단부에 접촉되도록 장착되어 피티씨 로드(10)의 일측단부에서 열이 음극단자(90)로 전도되도록 구성되고, 또한 상부하우징(50)의 외측면 일부를 감싸며 상부하우징(50)의 외부에 위치하도록 장착되어 음극단자(90)로 전도된 열이 용이하게 외부로 방열될 수 있도록 구성된다.

따라서, 음극단자(90) 또한 상부하우징(50)의 외측면을 감싸며 형성되기 때문에 별도의 장착 공간이 불필요하여 피티씨 히터의 소형화가 가능하고 우수한 방열 효과를 갖는다.

이러한 음극단자(90)는 본 발명의 일 실시예에 따라 방열 기능과 동시에 접지단자로서의 기능도 동시에 수행되는데, 이에 따라 음극단자(90)는 전기 전도체 재질로 형성되어 PCB기판(70)을 관통하며 음극전원단자(82)와 접촉 연결되는 방식으로 구성된다. 이때, PCB기판(70)에는 음극단자(90)가 접촉되지 않고 관통할 수 있는 관통슬릿(72)이 형성되고 음극단자(90)는 이러한 관통슬릿(72)을 통해 PCB기판(70)과 접촉되지 않은 상태로 음극전원단자(82)와 전기 및 열 전도되도록 연결될 수 있다. 이를 통해 피티씨 로드(10)로부터 전달되는 미량의 열 또한 PCB기판(70)에 전달되는 것이 방지되어 PCB기판(70)에서의 열 발생이 한층 더 방지될 수 있을 것이다.

이와 같은 음극단자(90)와 음극전원단자(82)는 서로 전기적으로 연결되는데, 이들을 전기적으로 연결하는 연결수단(83)은 용접 또는 납땜 등의 결합 방식이 이용될 수 있으며, 또는 전도체로 형성된 볼트를 사용한 볼팅 결합 방식 등도 이용될 수 있을 것이다.

한편, 이러한 음극단자(90)는 상부하우징(50)의 외측면 일부를 감싸며 피티씨 로드(10)의 일측단부에 접촉하도록 형성되기 때문에, 상부하우징(50)의 외측면을 감쌀 수 있도록 본 발명의 일 실시예에 따라 상부하우징(50)의 외측면 형상에 대응하여 예를 들면 "U"자 채널 형태로 형성되고 일측부위가 PCB기판(70)을 관통하며 음극전원단자(82)와 연결되도록 길게 연장 형성된다. 또한, 피티씨 로드(10)의 일측단부와 접촉하도록 "U"자 채널의 바닥 부위에는 피티씨 로드(10)가 접촉하며 관통될 수 있는 결합슬릿(91)이 형성된다. 이러한 결합슬릿(91)의 양측단에는 결합슬릿(91)보다 폭이 더 넓은 확장슬릿(92)이 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 확장슬릿(92)을 통해 공기가 통과하며 음극단자(90)가 더욱 원활하게 공기와 열교환하여 전체적인 방열 효과가 향상된다.

또한, 음극단자(90)에는 상부하우징(50)을 감싸는 부위에, 예를 들면 "U"자 채널의 바닥 부위에 공기가 유동될 수 있는 관통홀(93)이 형성될 수 있으며, 이러한 관통홀(930)을 통해 공기가 유동하여 마찬가지로 전체적인 방열 효과가 향상될 수 있을 것이다. 아울러, 상부하우징(50)의 일측면에는 이러한 관통홀(93)을 통과한 공기가 상부하우징(50) 내부로 유입될 수 있도록 유동홀(51a)이 형성될 수 있을 것이다.

한편, 상부하우징(50)의 구조를 좀 더 자세히 살펴보면, 상부하우징(50)은 전술한 바와 같이 하우징본체(51)와 하우징덮개(52)를 포함하여 구성되는데, 이러한 하우징본체(51)와 하우징덮개(52)에는 본 발명의 일 실시예에 따라 상호 결합 가능하게 대응되는 고정돌기(51c) 및 고정홀(52d)이 각각 형성되고, 이러한 고정돌기(51c) 및 고정홀(52d)을 통해 별도의 고정수단없이 하우징본체(51)와 하우징덮개(52)가 착탈 가능하게 결합될 수 있을 것이다.

또한, 하우징덮개(52)에는 전술한 양극전원단자(81) 및 음극전원단자(82)가 각각 삽입되며 외부로 돌출될 수 있도록 2개의 전원홀(52b)이 형성될 수 있으며, 이러한 전원홀(52b)은 각각 분리되어 서로 인접하게 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 따라 하우징덮개(52)로부터 동일한 방향으로 양극 및 음극전원단자(81,82)가 전원에 연결될 수 있고, 이에 따라 피티씨 히터의 소형화에 유리하고 전원 연결을 위한 배선 작업이 용이할 것이다. 이때, 인접한 위치에 형성된 2개의 전원홀(52b)을 통해 외부로 돌출된 양극전원단자(81)와 음극전원단자(82)가 서로 접촉하여 단락 사고가 발생되지 않도록 2개의 전원홀(52b) 사이에는 분리격판(52c)이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하부하우징(60)에는 피티씨 로드(10)가 삽입 결합되도록 폭 방향으로 돌출되는 돌출홈(61)이 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 하부하우징(600)의 폭이 감소될 수 있으므로 피티씨 히터의 소형화에 유리하며 피티씨 히터를 차량에 장착하는 경우 좀 더 원활하게 탈착이 가능할 것이다.

이러한 고용량 보조히터의 제어 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 고용량 보조히터의 제어방법은 차량의 시동이 온상태가 되면 발전기와 배터리의 전원을 공급받아 피티씨 히터의 작동을 시작하는 제1단계(110)와, 상기 제1단계를 진행하면서 설정시간 T1이 경과되지 않은 경우, 추가적으로 전원을 공급받는 배터리 전압을 방전설정전압 V1으로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 방전모드를 실시하는 제2단계(130)와, 제1단계(110)를 진행하면서 설정시간 T1이 경과된 경우, 배터리 전압을 충전설정전압 V2로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 충전모드를 실시하는 제3단계(140)로 이루어진다. 이때 설정시간 T1은 임의로 결정되는 시간으로서 15분으로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 15분으로만 한정되지 않고 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다. 그리고 배터리의 방전설정전압 V1은 임의로 선택된 전압으로서 12볼트로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 12볼트로만 한정되지 않고 배터리 용량이라든지 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다. 그리고 배터리 충전설정접압V2 또한 임의로 선택된 전압으로서 12.6볼트로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 12볼트로만 한정되지 않고 배터리 용량이라든지 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다.

제 1단계(110)는 차량 키 온상태(111)가 되면 차량과 캔통신이 실시되고 있는지를 판단하는 캔통신유무 판단단계(112)가 진행된다. 캔통신이 진행되고 있지 않으면 지속적으로 캔통신의 유무를 판단하는 연결확인단계(113)를 진행한다.

캔통신이 진행되고 있다면 초기 피티씨 PWM 제어 전원이 인가되는 전원인가단계(114)를 진행하고, 이때 전원은 발전기와 배터리 모두에서 공급되는 전원을 말한다. 전원이 인가된 후, 캔통신 정보를 토대로 엔진스피드가 설정회전수가 S1rpm 이상인지와, 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K1℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H1℃ 이하인지를 판단하는 판단단계(115)를 진행한다. 이 판단단계(115)에서 설정 회전수 S1은 500rpm 이고, 흡기온도 설정온도 K1은 23℃이고, 엔진 냉각수 설정온도 H1은 80℃이다. 설정 회전수 S1은 엔진이 가동상태인지 아닌지를 판단하는 조건으로서 500rpm으로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 500rpm으로만 한정되지 않고 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다. 설정온도 K1은 HVAC에 흡입되는 외부온도로서 초기 흡기 상태인지를 판단하기 위한 것으로 23℃로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 23℃로만 한정되지 않고 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다. 설정온도 H1은 엔진 냉각수의 온도로서 엔진이 충분히 열을 발산 중인지를 판단하기 위한 것으로 80℃로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 80℃로만 한정되지 않고 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다.

그리고 하나의 조건이라도 No 인 경우에는 Yes 상태로 전환될 때까지 대기하는 대기단계(116)를 진행한다.

판단단계(115)의 조건이 모두 Yes인 경우, 즉 판단단계(115)에서 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상이고, 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K1℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H1℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계(117)를 진행한다. 이때 송풍기 시그널이 온 상태가 아닌 경우에는 온상태로 전환 될 때까지 PWM 듀티(Duty)를 10%로 출력하면서 대기하는 대기단계(118)를 진행한다.

그리고 송풍기가 작동중이면 캔통신에 의해 배터리 전압이 방전설정전압 V1 이상인지 판단하는 배터리 전압 판단단계(119)를 진행하고, 배터리 전압이 V1 이상이 아닌 경우에는 PWM 듀티를 감소시키는 감소단계(121)를 진행한다.

배터리 전압이 V1 이상이면 PWM 듀티 출력과 피티씨 온 시그널 출력을 진행하는 피티씨 온 시그널 출력단계(120)를 진행하고, 작동을 시작한 이후 설정시간 T1이 경과되었는지를 판단하는 설정시간 판단단계(122)를 실시한다.

설정시간 판단단계(122)에서 T1만큼 시간이 경과되지 않은 경우에 진행되는 제2단계(130)의 진행순서는 다음과 같다.

배터리 전압을 방전설정전압 V1으로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 피티씨 히터 작동단계(131)를 진행하고, 캔통신을 연결하여 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상인지 확인하는 엔진스피드 판단단계(132)를 진행한다. 엔진스피드가 S1rpm 이상 이면 흡입되는 흡기온도가 또 다른 설정온도 K2℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2℃ 이하인지를 판단하는 판단단계(133)를 실시한다. 이때 하나의 온도조건이라도 No인 경우에는 PWM 듀티를 2분간 슬로우 스탑하는 스탑단계(134)를 실시한다. 스탑단계(134)를 실시하는 이유는 승객이 토출온도 변화를 감지하기 어렵도록 하기 위함이다.

흡입되는 흡기온도가 설정온도 K2℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H2℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계(135)를 실시한다. 송풍기가 작동중이면 제1단계(110)의 설정시간 판단단계(122)로 되돌아가고, 송풍기가 작동중이지 않으면 송풍기 시그널이 온 상태가 될 때까지 기다리면서 PWM 듀티를 10% 출력하는 대기단계(136)를 실시한다.

상기 판단단계(133)에서 흡기온도의 또 다른 설정온도 K2 는 28℃이고, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2는 82℃이다.

설정온도 K2은 HVAC에 흡입되는 외부온도로서 진행중인 흡기 상태인지를 판단하기 위한 것으로 28℃로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 28℃로만 한정되지 않고 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다. 설정온도 H2는 엔진 냉각수의 온도로서 일정시간이 진행된 후 엔진이 충분히 열을 발산 중인지를 판단하기 위한 것으로 82℃로 설정되는 것이 가장 바람직하나, 반드시 82℃로만 한정되지 않고 주변 환경여건에 따라 재설정이 가능하다.

설정시간 판단단계(122)에서 T1만큼 시간이 경과된 경우에 진행되는 제3단계(140)의 진행순서는 다음과 같다.

배터리 전압을 충전설정전압 V2로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 피티씨 히터 작동단계(141)를 실시한다. 배터리 전압을 충전설정전압V2로 유지한다는 것은 발전기에서만 전원이 공급되어 피티씨 히터가 작동되고 배터리에서는 전원이 공급되지 않고 충전이 실시되는 것을 말한다. 충전설정전압 V2는 배터리의 충전이 가능한 임의의 전압으로서 12.6볼트인 것이 가장 바람직하나, 주변 환경에 따라 12.6볼트 이외의 전압으로 설정하는 것도 가능하다.

그리고 캔통신을 연결하여 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상인지 확인하는 엔진스피드 판단단계(142)를 실시하고, 엔진스피드가 S1rpm 이상 이면 흡입되는 흡기온도가 또 다른 설정온도 K2℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2℃ 이하인지를 판단하는 판단단계(143)를 실시한다. 이때 하나의 온도조건이라도 No인 경우에는 PWM 듀티를 2분간 슬로우 스탑하는 스탑단계(144)를 실시한다. 스탑단계(144)를 실시하는 이유는 승객이 토출온도 변화를 감지하기 어렵도록 하기 위함이다.

흡입되는 흡기온도가 설정온도 K2℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H2℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계(145)를 실시한다. 송풍기가 작동중이면 피티씨 히터 작동단계(141)로 진행한다.

그리고 제2단계(130)와 제3단계(140)의 엔진스피드 판단단계(132, 142)에서 각각 판단된 엔진스피드가 S1rpm 이하인 경우에는 PWM 듀티출력과 피티씨 온 시그널 출력을 오프하는 피티씨 온 시그널 출력 오프단계(123)를 진행하고, 캔통신이 연결되었는지를 판단하여 연결된 경우에는 제1단계(110)의 판단단계(115)를 진행할 수 있도록 하는 캔통신 유무 판단단계(124)를 실시한다.

캔통신 유무 판단단계(124)에서 캔통신이 연결되지 않은 경우에는 피티씨 PWM제어 전원을 오프하는 전원오프단계(125)한 후, 제1단계(110)의 캔통신유무 판단단계(112)로 이동된다.

이와 같이 본 발명에 의한 고용량 보조히터의 제어방법은 초기난방 성능을 최대로 발휘할 수 있도록 하기 위해 발전기와 함께 배터리에서도 전원을 공급받을 수 있도록 하고, 상기와 같이 고용량의 보조히터를 동작시키면서 일정시간이 경과되어 어느 정도 히팅이 진행되면, 배터리에서의 전원공급을 차단하고 배터리의 충전모드를 실시할 수 있도록 하여 에너지 효율이 향상되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

110 : 제1단계 130 : 제2단계
140 : 제3단계

Claims

차량의 시동이 온상태가 되면 발전기와 배터리에서 전원을 공급받아 피티씨 히터의 작동을 시작하는 제1단계;
상기 제1단계를 진행하면서 설정시간 T1이 경과되지 않은 경우, 배터리 전압을 방전설정전압 V1으로 유지하면서 상기 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 방전모드를 실시하는 제2단계; 및
상기 제1단계를 진행하면서 설정시간 T1이 경과된 경우, 배터리에서의 전원공급을 차단하고 배터리 전압을 충전설정전압 V2로 유지하면서 상기 피티씨 히터를 작동시키는 배터리의 충전모드를 실시하는 제3단계를 실시하는 것이 가능하고,
상기 제1단계는
차량과 캔통신이 실시되고 있는지를 판단하는 캔통신유무 판단단계;
캔통신이 진행되고 있다면 초기 피티씨 PWM 제어 전원이 인가되는 전원인가단계;
전원이 인가된 후, 캔통신 정보를 토대로 엔진스피드가 설정회전수가 S1rpm 이상인지와, 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K1℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H1℃ 이하인지를 판단하는 판단단계;
상기 판단단계에서 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상이고, 흡입되는 흡기온도가 설정온도 K1℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H1℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계;
송풍기가 작동중이면 캔통신에 의해 배터리 전압이 방전설정전압 V1 이상인지 판단하는 배터리 전압 판단단계;
배터리 전압이 방전설정전압 V1 이상이면 PWM 듀티 출력과 피티씨 온 시그널 출력을 진행하는 피티씨 온 시그널 출력단계; 및
작동을 시작한 후 설정시간 T1이 지났는지를 판단하는 설정시간 판단단계;을 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 설정시간 판단단계의 설정시간 T1은 15분 인 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
제 1항에 있어서, 상기 판단단계의
설정 회전수 S1은 500rpm 이고, 흡기온도 설정온도 K1은 23℃이고, 엔진 냉각수 설정온도 H1은 80℃인 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
제 1항에 있어서, 상기 배터리 전압 판단단계에서 배터리의 방전설정전압 V1은 12볼트 인 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
제 1항에 있어서, 상기 제2단계는
상기 설정시간 판단단계에서 설정시간 T1이 지나지 않은 경우, 배터리 전압을 방전설정전압 V1으로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 피티씨 히터 작동단계;
캔통신을 연결하여 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상인지 확인하는 엔진스피드 판단단계;
엔진스피드가 S1rpm 이상 이면 흡입되는 흡기온도가 또 다른 설정온도 K2℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2℃ 이하인지를 판단하는 판단단계; 및
흡입되는 흡기온도가 설정온도 K2℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H2℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계;를 순차적으로 실시하며, 송풍기가 작동중이면 상기 제1단계의 설정시간 판단단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
제 6항에 있어서, 상기 판단단계의 흡기온도의 또 다른 설정온도 K2 는 28℃이고, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2는 82℃ 인 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
제 1항, 또는 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3단계는
상기 설정시간 판단단계에서 설정시간 T1이 경과된 경우,
배터리 전압을 충전설정전압 V2로 유지하면서 피티씨 히터를 작동시키는 피티씨 히터 작동단계;
캔통신을 연결하여 엔진스피드가 설정회전수 S1rpm 이상인지 확인하는 엔진스피드 판단단계;
엔진스피드가 S1rpm 이상 이면 흡입되는 흡기온도가 또 다른 설정온도 K2℃ 이하인지와, 엔진 냉각수의 온도가 또 다른 설정온도 H2℃ 이하인지를 판단하는 판단단계; 및
흡입되는 흡기온도가 설정온도 K2℃ 이하이고, 엔진 냉각수의 온도가 설정온도 H2℃ 이하인 경우 송풍기 시그널 온이 출력되는 가를 판단하는 송풍기 작동유무 판단단계;를 순차적으로 실시하며, 송풍기가 작동중이면 상기 제3단계의 피티씨 히터 작동단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
제 8항에 있어서, 상기 피티씨 히터 작동단계에서 배터리의 충전설정전압 V2는 12.6볼트 인 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.
제 8항에 있어서, 제2단계와 제 3단계의 엔진스피드 판단단계에서 엔진스피드가 S1rpm 이하인 경우에는,
PWM 듀티출력과 피티씨 온 시그널 출력을 오프하는 피티씨 온 시그널 출력 오프단계;
캔통신이 연결되었는지를 판단하여 연결된 경우에는 상기 제1단계의 판단단계를 진행할 수 있도록 하는 캔통신 유무 판단단계; 및
캔통신이 연결되지 않은 경우 피티씨 PWM제어 전원을 오프하는 전원오프단계;를 진행하는 것을 특징으로 하는 고용량 보조히터의 제어방법.