KR101305132B1 - Control method for airconditional compressor of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어컨 컴프레서의 가용파워를 효율적으로 조절하여 동력성능 및 냉방성능을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 에어컨 스위치가 온/오프 상태인지를 판단하는 단계; 상기 에어컨 스위치가 온 상태인 경우에 차량의 운전상태를 감지하는 단계; 상기 단계에서 가속 및 등판 주행인지 여부를 판단하는 단계; 에어컨 컴프레서의 가용파워를 계산하는 단계; 및 상기 에어컨 컴프레서의 파워를 출력하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법을 제공한다.
에어컨, 컴프레서
The present invention relates to a control method of a vehicle air conditioner compressor, and more particularly, to a control method of a vehicle air conditioner compressor to improve the power performance and cooling performance by efficiently adjusting the available power of the air conditioner compressor.
To this end, the present invention comprises the steps of determining whether the air conditioner switch is on / off; Detecting a driving state of the vehicle when the air conditioner switch is in an on state; Determining whether the vehicle is accelerated or climbing in the step; Calculating available power of the air conditioner compressor; Outputting power of the air conditioner compressor; It provides a control method of a vehicle air conditioner compressor comprising a.
Air conditioner, compressor
Description
본 발명은 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어컨 컴프레서의 가용파워를 효율적으로 조절하여 동력성능 및 냉방성능을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a vehicle air conditioner compressor, and more particularly, to a control method of a vehicle air conditioner compressor to improve the power performance and cooling performance by efficiently adjusting the available power of the air conditioner compressor.
일반적으로, 자동차에는 다양한 편의장치가 갖추어져 있으며, 이러한 편의장치의 대표적인 예로는 차량 실내를 적절히 냉방하여 실내 온도를 쾌적하게 유지시켜 주는 에어컨 장치가 있다.In general, a vehicle is equipped with a variety of convenience devices, a typical example of such a convenience device is an air conditioning device that maintains the room temperature comfortably by properly cooling the vehicle interior.
이 에어컨 장치는 엔진의 회전력으로 압축되어 순환하는 냉매의 잠열을 이용하는 것으로 증발기, 컴프레서, 응축기, 팽창밸브 등으로 구성된다.The air conditioner uses latent heat of a refrigerant that is compressed and circulated by the rotational force of the engine, and is composed of an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve.
이러한 구성의 에어컨 장치에서, 증발기에서 증발된 가스상태의 냉매는 컴프레서로 흡입되어 압축된 후 고온ㆍ고압의 가스상태로 응축기에 보내지고, 이 응축기에서 강제 냉각된 냉매는 팽창밸브를 지나면서 저온ㆍ저압의 습증기상태로 팽창 된 후 증발기로 보내져 저온ㆍ저압의 가스상태로 기화된다.In the air conditioner having such a configuration, the gaseous refrigerant evaporated in the evaporator is sucked into the compressor, compressed, and then sent to the condenser in a gaseous state at high temperature and high pressure. It is expanded to low pressure wet steam and sent to the evaporator to vaporize at low temperature and low pressure gas.
여기서, 냉매는 그 주변을 통과하는 공기의 열을 빼앗게 되는 바, 이때 냉각된 공기가 차량의 실내로 유입되면서 냉방이 이루어진다.Here, the refrigerant is deprived of heat of the air passing through the surroundings, in which case the cooled air is cooled as it enters the interior of the vehicle.
에어컨 장치의 구성부품 중에서도 전술한 바와 같이 냉매를 압축한 후 응축기로 송출하는 컴프레서는 크게 풀리 및 클러치판을 포함하는 마그네틱 클러치부와 컴프레서 본체로 이루어진다.As described above, among the components of the air conditioner, the compressor for compressing the refrigerant and sending it to the condenser is composed of a magnetic clutch unit including a pulley and a clutch plate and a compressor main body.
통상, 컴프레서는 엔진의 크랭크 축에 설치된 풀리와 마그네틱 클러치부에 설치된 풀리를 벨트로 연결하여 구동시키는데, 이로 인해 에어컨 장치의 작동시에는 이 컴프레서를 구동시키는데 많은 엔진 동력의 손실이 발생하게 된다.In general, the compressor is driven by connecting the pulley installed on the crankshaft of the engine and the pulley installed on the magnetic clutch part with a belt, which causes a large loss of engine power to drive the compressor when the air conditioner is operated.
특히, 오르막길의 경사로 주행시에 운전자가 가속페달을 밟아 차량을 가속시킬 경우 에어컨 컴프레서의 구동에 의한 엔진 동력의 손실로 인하여 차량의 등판성능이 크게 떨어지게 되고, 연비에도 좋지 않은 영향을 주게 되며, 따라서 에어컨 장치의 효율적인 제어가 필요하다.In particular, when the driver accelerates the vehicle by stepping on the accelerator pedal while driving on an uphill slope, the climbing performance of the vehicle is greatly reduced due to the loss of engine power caused by the air conditioner compressor, thereby adversely affecting the fuel economy. Efficient control of the device is required.
한편, 자동차 에어컨 제어와 관련한 종래기술을 살펴보면, 주행 중 등판성능 및 가속성능을 향상시키기 위하여 차량에서 운전자가 가속페달을 일정 개도 이상 밟았을 경우 에어컨 컴프레서를 정해진 시간만큼 오프시켜 차량의 부하를 저감시키는 기술을 들 수 있다.On the other hand, the prior art related to the control of the vehicle air conditioner, in order to improve the climbing performance and acceleration performance while driving, when the driver presses the accelerator pedal more than a certain degree in the vehicle to reduce the load of the vehicle by turning off the air conditioner compressor by a predetermined time Technology.
표 1은 엔진 회전수별 에어컨 오프 시간의 설정 예를 나타낸 것으로서, 이를 통해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Table 1 shows an example of setting the air conditioner off time for each engine speed, which will be described in more detail as follows.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 종래의 제어로직에서는 엔진 회전수별로 에어컨 오프 시간이 미리 설정되어 있으며, 엔진구동 후 운전자가 가속페달을 일정 수준 이상 밟았을 경우, 즉 스로틀 개도량(TPS값)이 일정 수준 이상이 될 경우, 엔진 회전수(RPM)별 설정된 시간만큼 에어컨을 오프시키도록 되어 있다.As shown in Table 1, in the conventional control logic, the air conditioner off time is preset for each engine speed, and when the driver presses the accelerator pedal more than a certain level after driving the engine, that is, the throttle opening amount (TPS value) is constant. When the level is higher than the level, the air conditioner is turned off by the set time for each engine speed (RPM).
이와 같이 일정 개도 이상에서 엔진 회전수별로 소정 시간 동안 에어컨(컴프레서)을 오프시켜 줌으로써, 에어컨 컴프레서에 의한 엔진 동력 손실을 줄일 수 있는 바, 예컨대 1000rpm 이하에서 컴프레서를 8초간 오프시키는 경우 20% 이상의 동력 손실을 줄일 수 있게 된다.As such, by turning off the air conditioner (compressor) for a predetermined time by the engine speed at a certain opening or more, the engine power loss caused by the air conditioner compressor can be reduced, for example, when the compressor is turned off for 8 seconds at 1000 rpm or less, 20% or more of power The loss can be reduced.
그러나, 등판성능 및 주행성능 향상을 위하여, 상기와 같이 에어컨을 오프시키는 방법의 경우, 차량의 냉방성능에는 많은 영향을 주므로, 적절한 에어컨 오프 조건 및 시간 설정이 전제되어야 한다.However, in order to improve climbing performance and running performance, in the case of the method of turning off the air conditioner as described above, the cooling performance of the vehicle has a large influence, so an appropriate air conditioner off condition and time setting must be premised.
종래의 에어컨 제어방법은 등판성능 및 주행성능 향상에 초점을 맞춘 것으로, 에어컨 오프 조건이 스로틀 개도량 및 엔진회전수로만 설정되어 있기 때문에, 불필요한 조건에서 에어컨이 오프되거나 불필요하게 에어컨 오프 시간이 길어지는 등의 많은 문제점을 가지고 있다.The conventional air conditioner control method focuses on improving climbing performance and running performance. Since the air conditioner off condition is set only at the throttle opening amount and the engine speed, the air conditioner is turned off under unnecessary conditions or the air conditioner off time is unnecessarily long. It has a lot of problems.
등판성능 및 주행성능 향상을 위하여 에어컨 오프 횟수가 많아지거나 에어컨 오프 시간이 길어지면 냉방성능 측면에서는 크게 불리해진다.In order to improve the climbing performance and running performance, when the number of times of turning off the air conditioner or the air conditioner off time becomes long, it becomes very disadvantageous in terms of cooling performance.
특히, 에어컨 오프 시간이 엔진 회전수에 의해서만 구분 설정되기 때문에, 수동 변속기 소형 차량에서 냉방성능을 고려해 1단 등판 출발시의 에어컨 오프 시간을 늘려주지 못하므로 등판성능 불량 및 클러치 조기 소손 문제를 야기하게 된다.In particular, since the air conditioner off time is set only by the engine speed, the air conditioner off time at the start of the first stage is not considered in consideration of the cooling performance in the manual transmission small vehicle, which causes poor back performance and early clutch burnout. do.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 시스템의 최대파워가 운전자의 요구파워 및 에어컨의 요구파워 둘 다 만족시킬 수 없는 하이로드 상황에서 운전실의 온도, 시스템 최대파워와 운전자 요구파워 간의 편차 및 APS의 개도 유지 시간에 의한 운전자의 가속의지 판단에 따라 에어컨 컴프레서 파워의 경감율을 계산하여 최적의 컴프레서 가용 파워를 계산함으로써, 운전자의 가속 및 등판 주행시 동력 성능 및 냉방 성능 두가지 모두를 동시에 만족시킬 수 있도록 한 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned matters. Calculates the optimum compressor available power by calculating the reduction ratio of the air conditioner compressor power according to the driver's determination of the acceleration of the driver's acceleration based on the deviation and the opening time of the APS to satisfy both the driver's acceleration performance and cooling performance at the same time. It is an object of the present invention to provide a control method of a vehicle air conditioner compressor.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법에 있어서,The present invention for achieving the above object is a control method of a vehicle air conditioner compressor,
에어컨 스위치가 온/오프 상태인지를 판단하는 단계; 상기 에어컨 스위치가 온 상태인 경우에 차량의 운전상태를 감지하는 단계; 상기 단계에서 가속 및 등판 주행인지 여부를 판단하는 단계; 에어컨 컴프레서의 가용파워를 계산하는 단계; 및 상기 에어컨 컴프레서의 파워를 출력하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Determining whether the air conditioner switch is in an on / off state; Detecting a driving state of the vehicle when the air conditioner switch is in an on state; Determining whether the vehicle is accelerated or climbing in the step; Calculating available power of the air conditioner compressor; Outputting power of the air conditioner compressor; And a control unit.
바람직한 구현예로서, 상기 차량의 운전상태를 감지하는 단계는 배터리의 방전가능 파워, 모터최대파워, 엔진의 최대파워 및 컴프레서(에어컨)의 요구파워를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the step of sensing the driving state of the vehicle is characterized in that it comprises the step of sensing the dischargeable power of the battery, the maximum power of the motor, the maximum power of the engine and the required power of the compressor (air conditioner).
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 가속 및 등판 주행인지 여부를 판단하는 단계는 APS 및 현재 차속의 운전자 요구파워를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the step of determining whether the acceleration and climbing driving is characterized in that it comprises the step of calculating the driver demand power of the APS and the current vehicle speed.
또한, 상기 에어컨 컴프레서의 가용파워를 계산하는 단계는 상기 APS 및 현재 차속에 따른 운전자 요구파워와, 에어컨 요구파워의 합이 상기 배터리 방전가능파워, 모터 최대파워 및 엔진 최대파워를 포함하는 시스템 최대 파워를 벗어나는지 여부를 나타내는 하이로드 상황을 결정하는 단계; 상기 하이로드 상황에서 운전실 온도에 따라 컴프레서의 경감율을 계산하는 단계; 상기 하이로드 상황에서 시스템 최대파워와 운전자 요구파워 간의 편차에 따라 컴프레서의 경감율을 계산하는 단계; 및 상기 하이로드 상황에서 APS의 개도가 기준값 이상으로 일정 시간동안 지속되고, 등판 및 급가속시 시스템 최대파워가 운전자 요구파워에 사용되도록 컴프레서의 경감율을 계산하여 에어컨의 요구파워를 저감하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The calculating of the available power of the air conditioner compressor may include a maximum power of the system including the driver's required power according to the APS and the current vehicle speed, and the sum of the required power of the air conditioner including the battery dischargeable power, the maximum motor power, and the maximum engine power. Determining a highload situation that indicates whether or not to deviate; Calculating a reduction ratio of the compressor according to the cab temperature in the high load situation; Calculating a reduction ratio of a compressor according to a deviation between a system maximum power and a driver's required power in the high load situation; And reducing the required power of the air conditioner by calculating a reduction ratio of the compressor such that the opening degree of the APS is maintained for a predetermined time or more in the high load situation, and the maximum power of the system is used for the driver's required power during climbing and rapid acceleration. Characterized in that it comprises a.
또한, 상기 운전실 온도에 따라 컴프레서의 경감율을 계산하여 운전실 온도가 낮을 수록 컴프레서 파워를 저감하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reduction ratio of the compressor is calculated according to the cab temperature, and as the cab temperature is lowered, the compressor power may be reduced.
또한, 상기 시스템 최대파워와 운전자 요구파워 간의 편차에 따라 컴프레서의 경감율을 계산하여 편차가 작을 수록 컴프레서 파워를 저감하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reduction ratio of the compressor is calculated according to the deviation between the system maximum power and the driver's required power, and the compressor power is reduced as the deviation is smaller.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 에어컨 컴프레서의 제어방법에 의하면, 운전자 요구파워 및 에어컨 요구파워를 둘 다 만족시킬 수 있는 제어요소를 찾아 이에 따라 에어컨의 요구파워를 경감시킴으로써, 동력성능 및 냉방 성능을 모두 만족시킬 수 있다.As described above, according to the control method of the vehicle air conditioner compressor according to the present invention, by finding a control element that can satisfy both the driver demand power and the air conditioner demand power, thereby reducing the power demand of the air conditioner, power performance and All cooling performance can be satisfied.
또한, 부가적인 하드웨어(센서) 등의 삭제가 가능함으로써, 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.In addition, since it is possible to delete additional hardware (sensor) and the like, there is an advantage that can reduce the cost.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 에어컨 컴프레서의 제어시스템을 설명하기 위한 전체 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제어시스템의 입출력 흐름을 나타내는 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어 흐름도이다.1 is an overall view for explaining a control system of a vehicle air conditioner compressor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the input and output flow of the control system according to an embodiment of the present invention, 3 is a control flowchart according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 운전자 요구파워 및 에어컨 요구파워를 둘 다 만족시킬 수 있는 제어요소를 찾아 이에 따라 에어컨의 요구파워를 경감시키도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention focuses on finding a control element that can satisfy both the driver's demand power and the air conditioner's demand power, thereby reducing the demand power of the air conditioner.
본 발명의 일실시예에 따른 제어 시스템은 먼저 에어컨 스위치 및 강약 조절 장치의 위치에 따라 에어컨 컴프레서(이하, "컴프레서"라고 약칭함) 요구파워를 계산한다.The control system according to an embodiment of the present invention first calculates an air conditioner compressor (hereinafter referred to as a "compressor") required power according to the position of the air conditioner switch and the strength control device.
그다음, 하이 로드 상황 조건을 판단한다.The high load situation condition is then determined.
즉, 배터리의 가용제한파워, 모터최대파워 및 엔진의 최대파워를 고려한 시스템(파워트레인) 최대파워를 계산한다.That is, the maximum power of the system (powertrain) is calculated in consideration of the available limit power of the battery, the maximum power of the motor, and the maximum power of the engine.
운전자 요구파워를 계산하고, 시스템 최대파워가 운전자 요구파워 및 컴프레서 요구파워 둘 다를 만족하지 못하는 상황(하이 로드 상황)을 판단한다.The driver demand power is calculated and a situation is determined in which the maximum system power does not satisfy both the driver demand and the compressor demand power (high load situation).
경계 상황에서의 잦은 상태 천이 방지를 위한 히스테리시스를 구현한다.Implement hysteresis to prevent frequent state transitions in boundary situations.
상기 하이로드 상황 조건을 판단하는 이유는 운전자의 요구파워와 컴프레서(또는 에어컨)의 요구파워를 효율적으로 배분하기 위함이다. 여기서, 하이로드라 함은 운전자 요구파워와 컴프레서의 요구파워의 합이 시스템이 낼 수 있는 최대파워를 벗어나는 경우이다.The reason for determining the high road condition is to efficiently distribute the required power of the driver and the required power of the compressor (or air conditioner). Here, the high load is a case where the sum of the driver's demand power and the compressor's demand power is out of the maximum power that the system can provide.
상기 시스템 최대파워는 배터리의 방전가능파워, 온도 등을 고려한 모터 최대파워 및 엔진의 최대파워를 고려하여 계산된다.The maximum power of the system is calculated by considering the maximum power of the motor and the maximum power of the engine in consideration of the dischargeable power of the battery, the temperature, and the like.
상기 운전자 요구파워는 APS(Accelator Position Sensor) 및 현재 차속에 따라 요구파워를 계산한다.The driver's required power calculates the required power according to the accelerator position sensor (APS) and the current vehicle speed.
상기 컴프레서의 요구파워는 에어컨 스위치의 강약 조절에 따라 결정된다.The required power of the compressor is determined according to the strength control of the air conditioner switch.
상기 하이로드 상황은 시스템 최대파워＞(운전자 요구파워+컴프레서 요구파워)인지를 판단하여 결정한다.The high load situation is determined by determining whether the system maximum power > (operator required power + compressor required power).
마지막으로 하이 로드 상황에서 다음과 같은 제어요소를 이용하여 컴프레서 가용파워를 계산한다.Finally, in the high load situation, the compressor available power is calculated using the following control factors.
즉, 캐빈(운전실) 내 온도에 따른 경감율(derating factor)을 계산하고, 시 스템 최대파워 및 운전자 요구파워 간의 파워편차에 따른 경감율을 계산하며, APS의 상태에 따른 경감율을 계산함으로써, 운전자의 냉방요구 및 동력성능을 만족시킬 수 있다.That is, by calculating the derating factor according to the temperature in the cabin (cab), the reduction ratio according to the power deviation between the maximum system power and the driver's required power, and calculates the reduction ratio according to the state of the APS, The driver's cooling requirements and power performance can be satisfied.
상기 하이로드 상황에서는 시스템의 최대파워가 운전자의 요구파워 및 에어컨 요구파워를 둘 다 만족시킬 수 없는 상황이므로, 상황에 따라 적절히 두 동력을 배분하는 전략이 필요하다. 이를 위해 두 동력을 배분하기 위한 다음과 같이 제어 요소를 찾는 것이 필요하다.In the high road situation, since the maximum power of the system cannot satisfy both the driver's demand power and the air conditioner's demand power, a strategy for appropriately allocating two powers according to the situation is required. To do this, it is necessary to find the control element to distribute the two powers as follows.
1. 캐빈 온도 : 캐빈 온도에 따라 에어컨 파워의 변동에 대한 운전자의 민감성 차이를 보이므로, 캐빈 온도가 낮을 수록 하이로드 상황에서 컴프레서 요구파워를 줄이도록 제어할 필요가 있다.1. Cabin temperature: The driver's sensitivity to air conditioner power fluctuations varies depending on the cabin temperature. Therefore, the lower the cabin temperature, the more it is necessary to control the compressor to reduce the required power in high load situations.
2. 시스템 최대 파워와 운전자 요구파워 간의 파워 편차2. Power deviation between system maximum power and driver's required power
상기 시스템 최대 파워와 운전자 요구파워의 편차가 작을 수록 에어컨의 요구파워를 줄이는 제어가 필요하다.The smaller the deviation between the system maximum power and the driver's required power, the more control is needed to reduce the required power of the air conditioner.
3. APS의 개도 유지시간에 의한 운전자의 가속 의지 판단3. Determination of driver's will to accelerate by opening time of APS
APS의 개도가 일정 기준값(THRESHOLD) 이상으로 일정시간 동안 지속될 경우에 이는 언덕 등판이나 급가속 등 시스템의 최대 파워가 차량 구동에 쓰이는 것이 합리적인 상황으로 판단되어 에어컨의 요구파워를 줄이는 제어가 수행되어야 한다.If the opening of the APS lasts for a certain period of time above a certain threshold (THRESHOLD), it is considered reasonable that the maximum power of the system such as hill climbing or rapid acceleration is used to drive the vehicle, and control to reduce the required power of the air conditioner should be performed. .
따라서, 본 발명에 따른 제어시스템은 APS, 운전자 요구파워(차속), 모터 최대파워, 배터리 가용 방전 파워, 에어컨 온 스위치, 에어컨 하이/로우 스위치, 컴프레서 요구파워를 입력받아 에어컨 스위치가 온 인 경우에 차량의 운전상태를 감 지하고, 가속 및 등판 주행 시 에어컨 가용파워를 계산한 다음, 컴프레서 파워를 출력하는 구성으로 제어된다.Therefore, the control system according to the present invention receives the APS, driver demand power (vehicle speed), motor maximum power, battery available discharge power, air conditioner on switch, air conditioner high / low switch, compressor request power when the air conditioner switch is on It is controlled to detect the driving state of the vehicle, calculate the available power of the air conditioner during acceleration and climbing, and then output the compressor power.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 에어컨 컴프레서의 제어시스템을 설명하기 위한 전체 도면이고,1 is an overall view for explaining a control system of a vehicle air conditioner compressor according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제어시스템의 입출력 제어흐름을 나타내는 블럭도이고,2 is a block diagram showing an input / output control flow of a control system according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어 흐름도이다.3 is a control flowchart according to an embodiment of the present invention.
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Patent Citations (2)
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