KR101482079B1 - 차량용 공조장치의 ptc 히터 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법에 관한 것으로서, PTC 히터의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 리플전류의 발생을 최소화할 수 있도록 구성함으로써 리플전류로 인한 배터리와 각종 전기장치의 손상을 방지하면서 동시에 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다수의 발열로드와, 상기 각 발열로드에 대응되며 해당 발열로드에 인가되는 배터리의 전류를 제어하여 해당 발열로드의 발열량을 각각 조절하는 다수의 IGBT 소자들을 구비하는 차량용 공조장치의 PTC 히터에 있어서, 특정의 목표온도값이 입력될 시에, 입력된 목표온도값에 따라 IGBT 소자를 제어하여 해당 발열로드의 발열량을 조절하는 스위칭 제어부를 더 포함하며; 스위칭 제어부는, 각 IGBT 소자 중, 특정한 어느 하나는 해당 발열로드의 발열량이 선형적으로 조절될 수 있도록 PWM 스위칭 제어하고, 나머지 IGBT 소자들은 해당 발열로드의 발열량이 계단식으로 조절될 수 있도록 온(ON),오프(OFF) 스위칭 제어한다.

Description

차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법{PTC HEATER OF AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, PTC 히터의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 리플전류의 발생을 최소화할 수 있도록 구성함으로써, 리플전류로 인한 배터리와 각종 전기장치의 손상을 방지하면서 동시에 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법에 관한 것이다.
하이브리드(Hybrid) 차량이나 전기차량은, 엔진의 사용이 제한적이거나 엔진을 사용하지 않으므로 난방에 필요한 엔진 냉각수가 부족하거나 엔진 냉각수를 얻을 수 없다.
따라서, 하이브리드 차량이나 전기차량(이하, "차량"이라 통칭함)의 공조장치는, 엔진 냉각수 없이도 차실내를 난방할 수 있는 난방장치를 채용하고 있다. 그 일례로서, PTC 히터(Positive Temperature Coefficient Heater)를 이용한 난방장치가 있다.
이 기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공조케이스(도시하지 않음)의 내부통로에 설치되는 PTC 히터(10)와, PTC 히터(10)를 제어하는 히터제어유닛(20)을 포함한다.
PTC 히터(10)는, 다수의 발열로드(12)와, 발열로드(12)들의 사이에 설치되는 방열핀(14)들을 포함한다.
특히, 발열로드(12)들은, PTC 소자(도시하지 않음)를 갖추고 있는 것으로, 인가되는 전기신호, 예를 들면, PWM(Pulse Width Modulation)의 듀티비(Duty Ratio:펄스폭의 넓이) 제어에 의해 발열량이 조절된다.
히터제어유닛(20)은, 마이콤(22)과 다수의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자(24)들을 포함한다.
마이콤(22)은, PTC 히터(10)의 발열량을 조절하기 위한 "듀티비"를 출력한다.
IGBT 소자(24)들은, 각 발열로드(12)에 대응되는 것으로, 마이콤(22)의 "듀티비"에 따라 각 발열로드(12)에 인가되는 배터리(30)의 전류를 제어한다.
특히, 마이콤(22)의 "듀티비"에 의거하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 발열로드(12)의 인가전류를 주기적으로 온,오프하면서 "PWM 스위칭" 처리한다. 따라서, 각 발열로드(12)의 발열량을 도 3에 도시된 바와 같이, 선형적(線型的)으로 제어한다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치는, PTC 히터(10)의 발열량을 제어하기 위해 각 발열로드(12)의 인가전류를 "PWM 스위칭"으로 제어하는 과정에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 리플전류(맥동전류: Ripple Current)가 발생된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 배터리(30)의 성능이 저하되거나 수명이 단축되고, 배터리(30)와 연결된 각종 전기장치들이 손상될 우려가 있다는 문제점이 있다.
특히, PTC 히터(10)의 발열량을 높이기 위해 듀티비를 증가시킬 경우에는, 리플전류의 진폭도 더욱 커져서 배터리(30)와 각종 전기장치에 대한 손상의 우려가 더욱 높아진다는 결점이 지적되고 있다.
한편, 이를 감안하여, 각 발열로드(12)의 인가전류를 "PWM 스위칭"으로 제어하지 않고, 단순 온,오프 제어하는 방법도 있다.
이 방법은, 각 발열로드(12)의 인가전류를 온(ON) 또는 오프(OFF)시켜서 단순 작동시키는 것으로, 주기적이고 반복적인 온,오프 스위칭이 없다. 따라서, 리플전류의 발생이 없고, 이로써, 배터리(30)와 각종 전기장치를 손상시키지 않는다.
그러나 이러한 방법은, 각 발열로드(12)를 단순히 온 또는 오프시키면서 작동시키는 구조이므로, 발열량의 제어가 어렵다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 PTC 히터(10)의 발열량을 선형적으로 제어할 수 없다는 문제점이 있다.
특히, PTC 히터(10)의 발열량을 선형적으로 제어할 수 없으므로, 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 없다는 결점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, PTC 히터의 발열량을 제어하는 과정에서 리플전류의 발생을 최소화할 수 있는 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, PTC 히터의 발열량을 제어하는 과정에서 리플전류의 발생을 최소화할 수 있도록 구성함으로써, 리플전류로 인한 배터리와 각종 전기장치의 손상을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, PTC 히터의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 리플전류의 발생을 최소화할 수 있는 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, PTC 히터의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 리플전류의 발생을 최소화할 수 있도록 구성함으로써, 리플전류로 인한 배터리와 각종 전기장치의 손상을 방지하면서 동시에 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치의 PTC 히터는, 다수의 발열로드와, 상기 각 발열로드에 대응되며 해당 발열로드에 인가되는 배터리의 전류를 제어하여 해당 발열로드의 발열량을 각각 조절하는 다수의 IGBT 소자들을 구비하는 차량용 공조장치의 PTC 히터에 있어서, 특정의 목표온도값이 입력될 시에, 입력된 목표온도값에 따라 상기 IGBT 소자를 제어하여 해당 발열로드의 발열량을 조절하는 스위칭 제어부를 더 포함하며; 상기 스위칭 제어부는, 상기 각 IGBT 소자 중, 특정한 어느 하나는 해당 발열로드의 발열량이 선형적으로 조절될 수 있도록 PWM 스위칭 제어하고, 나머지 IGBT 소자들은 해당 발열로드의 발열량이 계단식으로 조절될 수 있도록 온(ON),오프(OFF) 스위칭 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스위칭 제어부는, 목표온도값에 따라 상기 각 IGBT 소자를 제어하여 해당 발열로드를 작동시키되, 상기 IGBT 소자들의 온,오프 스위칭 제어로는 목표온도값의 도달이 어렵다고 판단될 시에, 특정한 어느 하나의 IGBT 소자를 PWM 스위칭 제어하여 해당 발열로드의 발열량을 선형적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 PTC 히터 제어방법은, 다수의 발열로드와, 상기 각 발열로드에 대응되며 목표온도값에 따라 해당 발열로드에 인가되는 배터리의 전류를 제어하여 해당 발열로드의 발열량을 각각 조절하는 다수의 IGBT 소자들을 구비하며, 상기 IGBT 소자들은 온,오프 스위칭 제어와 PWM 스위칭 제어를 통해 해당 발열로드의 발열량을 조절하는 차량용 공조장치의 PTC 히터 제어방법에 있어서, a) 상기 목표온도값이, 1개의 IGBT 소자를 온,오프 스위칭 제어할 때에 발생되는 발열량값보다 큰 지를 판단하는 단계와; b) 판단 결과, 목표온도값이 1개의 IGBT 소자를 온,오프 스위칭 제어할 때에 발생되는 발열량값보다 작으면, 특정한 어느 하나의 IGBT 소자만 PWM 스위칭 제어하여 해당 발열로드의 발열량을 선형적으로 조절하고, 상기 목표온도값이, 1개의 IGBT 소자를 온,오프 스위칭 제어할 때에 발생되는 발열량값보다 크면, 상기 IGBT 소자들을 순차적으로 온,오프 스위칭 제어하여 해당 발열로드들을 목표온도값으로 조절하는 단계와; c) 상기 IGBT 소자들을 온,오프 스위칭 제어함에 따라 발생된 상기 PTC 히터의 발열량이 목표온도값으로 도달되었는 지를 판단하는 단계와; b) 판단 결과, 상기 PTC 히터의 발열량이 목표온도값으로 도달되지 않았을 시에, 특정한 어느 하나의 IGBT 소자를 PWM 스위칭 제어하여 상기 PTC 히터의 발열량을 목표온도값으로 선형적 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법에 의하면, 다수의 발열로드 중 어느 하나만 "PWM 스위칭"을 통해 제어하고, 나머지들은 "온,오프 스위칭"을 통해 제어하는 구조이므로, "PWM 듀티비"제어를 통한 발열량의 제어를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, "PWM 듀티비"제어를 통한 발열량의 제어를 최소화할 수 있으므로, PTC 히터의 발열량을 제어하는 과정에서 리플전류의 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, PTC 히터의 발열량을 제어하는 과정에서 리플전류의 발생을 최소화할 수 있으므로, 리플전류로 인한 배터리와 각종 전기장치의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다수의 발열로드 중 어느 하나만 "PWM 스위칭"을 통해 제어하고, 나머지들은 "온,오프 스위칭"을 통해 제어하는 구조이므로, PTC 히터의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 동시에 리플전류의 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, PTC 히터의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 리플전류의 발생을 최소화할 수 있는 구조이므로, 리플전류로 인한 배터리와 각종 전기장치의 손상을 방지할 수 있으면서 동시에 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치의 PTC 히터와 히터제어유닛을 나타내는 도면,
도 2는 종래의 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 그래프로서, PTC 히터의 발열량을 제어할 시, 듀티비에 따른 PTC 히터의 인가전류량을 나타내는 도면,
도 3은 종래의 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 그래프로서, 듀티비와 PTC 히터의 발열량과의 관계를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 PTC 히터를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 PTC 히터의 작동예를 나타내는 그래프로서, PTC 히터의 IGBT 소자를 PWM 스위칭 제어할 시에, 듀티비에 따른 발열로드의 발열량을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 PTC 히터의 작동예를 나타내는 그래프로서, PTC 히터의 IGBT 소자를 온,오프 스위칭 제어할 시에, 듀티비에 따른 발열로드의 발열량을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 PTC 히터의 작동예를 나타내는 그래프로서, PTC 히터의 IGBT 소자를 온,오프 스위칭 제어와 PWM 스위칭 제어할 시에, 듀티비에 따른 PTC 히터의 발열량을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 PTC 히터의 작동예를 나타내는 그래프로서, PTC 히터의 IGBT 소자를 PWM 스위칭 제어할 시에, 듀티비에 따른 PTC 히터의 발열량을 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 PTC 히터 제어방법을 나타내는 플로우챠트,
도 10과 도 11은 공조장치의 PTC 히터 제어방법을 나타내는 그래프로서, PTC 히터의 IGBT 소자를 온,오프 스위칭 제어와 PWM 스위칭 제어할 시에, 듀티비에 따른 PTC 히터의 발열량을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 PTC 히터 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 4를 참조하여 PTC 히터(10)와 히터제어유닛(20)에 대해 간략하게 설명한다.
PTC 히터(10)는, 다수의 발열로드(12)와, 발열로드(12)들의 사이에 설치되는 방열핀(14)들을 포함한다.
발열로드(12)들은, PTC 소자를 갖추고 있으며, 인가되는 전기신호에 의해 작동된다. 예를 들면, 전기가 인가됨에 따라 온(ON)되면서 작동되고, 이렇게 작동한 발열로드(12)들은 일정한 온도의 열을 방출한다. 따라서, 차실내로 송풍되는 공기를 가열하여 차실내를 난방한다.
경우에 따라, 발열로드(12)는, PWM의 듀티비 제어에 의해 작동되기도 한다. 이러한 경우, 발열로드(12)의 발열량은 선형적으로 조절된다.
히터제어유닛(20)은, 마이콤(22)과 IGBT 소자(24)들을 포함한다.
마이콤(22)은, 특정의 "목표온도값"이 입력되면, 입력된 "목표온도값"을 처리하여 PTC 히터(10)의 발열량을 조절하기 위한 신호를 출력한다.
IGBT 소자(24)들은, 각 발열로드(12)에 대응되는 것으로, 마이콤(22)의 신호에 따라 해당 발열로드(12)에 인가되는 배터리(30)의 전류를 제어한다. 따라서, 해당 발열로드(12)의 발열량을 조절한다.
다음으로, 본 발명의 특징부를 도 4 내지 도 7를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 PTC 히터는, 히터제어유닛(20)의 마이콤(22)을 구비하되, 상기 마이콤(22)은, 스위칭 제어부(40)를 갖추고 있다.
스위칭 제어부(40)는 마이크로 프로세서를 구비하는 것으로, 마이콤(22)에 특정의 "목표온도값"이 입력되면, "목표온도값"에 상응하는 스위칭신호(S1, S2)들을 각 IGBT 소자(24)에 입력시킨다.
특히, 각 IGBT 소자(24) 중, 어느 하나에는 해당 발열로드(12)를 PWM의 듀티비로 제어하기 위한 "PWM 스위칭신호"(S1)를 입력시키고, 나머지 IGBT 소자(24)들은 해당 발열로드(12)를 온(ON),오프(OFF) 제어하기 위한 "온,오프 스위칭신호"(S2)를 입력시킨다.
따라서, 다수의 발열로드(12) 중, 어느 하나는 "PWM 스위칭" 제어에 의해 선형적으로 작동되도록 구성되고, 나머지 발열로드(12)들은, "온,오프 스위칭" 제어에 의해 단순히 온,오프 작동되도록 구성된다.
이로써, 다수의 발열로드(12) 중, 어느 하나는 도 5에 도시된 바와 같이, 그 발열량이 선형적으로 제어되고, 나머지 발열로드(12)들은, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 발열량이 계단식(階段式)으로 제어될 수 있도록 한다.
참고로, "온,오프 스위칭" 제어 방식은, IGBT 소자(24)의 듀티비를 0% 또는 100%로 제어함으로써, 해당 발열로드(12)를 단순히 온(ON) 또는 오프(OFF)시키면서 제어하는 방법이다.
한편, 스위칭 제어부(40)는, "목표온도값"에 따라 각 IGBT 소자(24)에 "스위칭신호"(S1, S2)를 인가하여 각 발열로드(12)를 작동시키되, 먼저, "온,오프 스위칭신호"(S2)를 통해 각 발열로드(12)를 온,오프 제어함으로써 "목표온도값"을 구현하도록 구성된다.
그리고 각 발열로드(12)의 온,오프 제어를 통해 "목표온도값"을 구현하기 어렵다고 판단될 경우, "PWM 스위칭신호"(S1)를 통해 특정의 발열로드(12)를 PWM 듀티비 제어함으로써 "목표온도값"을 세밀하게 구현하도록 구성된다.
즉, 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 특정의 "목표온도값"이 입력될 시에, 스위칭 제어부(40)는, 각 IGBT 소자(24)에 "온,오프 스위칭신호"(S2)를 인가하여 해당 발열로드(12)들을 온,오프 제어한다. 따라서, PTC 히터(10)의 발열량이 "목표온도값"을 향해 계단식으로 점차 상승되게 한다.
그리고 나서, 스위칭 제어부(40)는, 발열로드(12)들의 온,오프 제어를 통해 최종적인 "목표온도값"의 도달이 더 이상 어렵다고 판단되면, 어느 하나의 IGBT 소자(24)에 "PWM 스위칭신호"(S1)를 인가하여 해당 발열로드(12)를 PWM 듀티비 제어한다.
따라서, PTC 히터(10)의 발열량이 "목표온도값"을 향해 선형적으로 상승되게 한다. 이로써, PTC 히터(10)의 발열량이 "목표온도값"에 정밀하게 도달할 수 있도록 한다.
한편, 스위칭 제어부(40)는, 도 8에 도시된 바와 같이, "목표온도값"이 너무 작아서 "온,오프 스위칭" 제어 시에 발생되는 발열로드(12) 1개의 발열량값보다 작을 경우, 발열로드(12)의 온,오프 제어로는 "목표온도값"의 도달이 어렵다고 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라 곧바로 어느 하나의 IGBT 소자(24)에 "PWM 스위칭신호"(S1)를 인가하여 해당 발열로드(12)를 "PWM 듀티비 제어"한다.
따라서, PTC 히터(10)의 발열량이 "목표온도값"을 향해 직접 선형적으로 상승되면서 "목표온도값"에 도달할 수 있게 한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 차량용 공조장치의 PTC 히터 제어방법을 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 9와 도 4를 참조하면, PTC 히터(10)가 온(ON)된 상태에서(S101), "목표온도값"이 입력되면(S103), 마이콤(22)의 스위칭 제어부(40)는, 입력된 "목표온도값"이 "온,오프 스위칭" 제어 시의 발열로드(12) 1개의 발열량값보다 큰지를 판단한다(S105).
판단 결과, 발열로드(12) 1개의 발열량값보다 크지 않으면(S105-1), 즉, 발열로드(12) 1개의 발열량값보다 작으면, 상기 스위칭 제어부(40)는, "목표온도값"이 너무 작아서 발열로드(12)의 온,오프 제어로는 "목표온도값"의 도달이 어렵다고 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라, 각 IGBT 소자(24) 중 특정한 어느 하나의 IGBT 소자(24)에 "PWM 스위칭신호"(S1)를 인가하여 해당 발열로드(12)를 "PWM 듀티비 제어"한다(S107).
그러면, 해당 발열로드(12)의 발열량은, 도 8에 도시된 바와 같이, "목표온도값"을 향해 직접 선형적으로 제어되면서 "목표온도값"에 도달한다. 이로써, PTC 히터(10)는, 설정된 "목표온도값"대로 정밀하게 제어된다.
다시, 도 9와 도 4를 참조하면, S105 단계에서, 판단 결과, "목표온도값"이 발열로드(12) 1개의 발열량값보다 크면(S105-2), 스위칭 제어부(40)는, 각 IGBT 소자(24) 중 어느 하나의 IGBT 소자(24)에 "온,오프 스위칭신호"(S2)를 인가하여 해당 발열로드(12)를 온,오프 제어한다(S109).
그러면, 해당 발열로드(12)가 온되면서 작동되고, 이렇게 작동되는 발열로드(12)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 그 발열량이 "목표온도값"을 향해 수직상승된다.
한편, 하나의 발열로드(12)가 "온,오프 스위칭 제어"된 상태에서, 스위칭 제어부(40)는, 도 9에 도시된 바와 같이, PTC 히터(10)의 발열량이, "목표온도값"에 도달하였는지를 다시 판단한다(S111).
판단 결과, "목표온도값"에 도달하지 않았으면(S111-1), 스위칭 제어부(40)는, 상기 "목표온도값"이 "온,오프 스위칭" 제어 시의 발열로드(12) 2개의 발열량값보다 큰 지를 다시 판단한다(S113).
판단 결과, 발열로드(12) 2개의 발열량값보다 크지 않으면(S113-1), 즉, 발열로드(12) 2개의 발열량값보다 작으면, 상기 스위칭 제어부(40)는, "목표온도값"이 발열로드(12) 1개를 온,오프 제어하기에는 크고, 2개를 온,오프 제어하기에는 작다고 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라, 각 IGBT 소자(24) 중 어느 하나의 IGBT 소자(24)에 "PWM 스위칭신호"(S1)를 인가하여 해당 발열로드(12)를 "PWM 듀티비 제어"한다(S107).
그러면, 해당 발열로드(12)의 발열량은, 도 10에 도시된 바와 같이, 선형적으로 상승되면서 "목표온도값"으로 도달한다. 이로써, "온,오프 스위칭" 제어에 의해 미리 작동된 1개의 발열로드(12)와 함께 "목표온도값"에 도달한다. 그 결과, PTC 히터(10)는, 설정된 "목표온도값"대로 정밀하게 제어된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, S113 단계에서, 판단 결과, "목표온도값"이 발열로드(12) 2개의 발열량값보다 크면(S113-2), 스위칭 제어부(40)는, 도 4와 도 9에 도시된 바와 같이, 각 IGBT 소자(24) 중 두 개의 IGBT 소자(24)에 "온,오프 스위칭신호"(S2)를 인가하여 해당 발열로드(12)들을 온,오프 제어한다(S115).
그러면, 해당 발열로드(12)들이 온(ON)되면서 작동되고, 이렇게 작동되는 2개의 발열로드(12)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 그 발열량이 "목표온도값"을 향해 계단식으로 상승된다.
한편, 2개의 발열로드(12)가 "온,오프 스위칭 제어"된 상태에서, 스위칭 제어부(40)는, 도 9에 도시된 바와 같이, PTC 히터(10)의 발열량이, "목표온도값"에 도달하였는지를 다시 판단한다(S117).
판단 결과, "목표온도값"에 도달하지 않았으면(S117-1), 스위칭 제어부(40)는, 상기 "목표온도값"이 "온,오프 스위칭" 제어할 때의 발열로드(12) 3개의 발열량값보다 큰 지를 다시 판단한다(S119).
판단 결과, 발열로드(12) 3개의 발열량값보다 크지 않으면(S119-1), 즉, 발열로드(12) 3개의 발열량값보다 작으면, 상기 스위칭 제어부(40)는, "목표온도값"이 발열로드(12) 2개를 온,오프 제어하기에는 크고, 3개를 온,오프 제어하기에는 작다고 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라, 각 IGBT 소자(24) 중 어느 하나의 IGBT 소자(24)에 "PWM 스위칭신호"(S1)를 인가하여 해당 발열로드(12)를 "PWM 듀티비 제어"한다(S107).
그러면, 해당 발열로드(12)의 발열량은, 도 11에 도시된 바와 같이, 선형적으로 상승되면서 "목표온도값"으로 도달한다. 이로써, "온,오프 스위칭" 제어에 의해 미리 작동된 2개의 발열로드(12)와 함께 "목표온도값"에 도달한다. 그 결과, PTC 히터(10)는, 설정된 "목표온도값"대로 정밀하게 제어된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, S119 단계에서, 판단 결과, "목표온도값"이 발열로드(12) 3개의 발열량값보다 크면(S119-2), 스위칭 제어부(40)는, 상기 S115, S117, S117-1, S119, S107와 같은 단계를 순차적으로 다시 밟는다.
그러면, 각 발열로드(12)들이 "온,오프 스위칭" 제어와 "PWM 듀티비" 제어된다. 따라서, 각 발열로드(12)들의 발열량이, 도 7에 도시된 바와 같이, 계단식으로 제어되면서 최종적으로 선형적으로 제어된다.
이로써, PTC 히터(10)의 발열량은 최종 "목표온도값"에 도달된다. 그 결과, PTC 히터(10)의 발열량은 정밀하게 제어된다.
이러한 구성의 본 발명에 의하면, 다수의 발열로드(12) 중 어느 하나만 "PWM 스위칭"을 통해 제어하고, 나머지들은 "온,오프 스위칭"을 통해 제어하는 구조이므로, "PWM 듀티비"제어를 통한 발열량의 제어를 최소화할 수 있다.
또한, "PWM 듀티비"제어를 통한 발열량의 제어를 최소화할 수 있으므로, PTC 히터(10)의 발열량을 제어하는 과정에서 리플전류의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, PTC 히터(10)의 발열량을 제어하는 과정에서 리플전류의 발생을 최소화할 수 있으므로, 리플전류로 인한 배터리(30)와 각종 전기장치의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 다수의 발열로드(12) 중 어느 하나만 "PWM 스위칭"을 통해 제어하고, 나머지들은 "온,오프 스위칭"을 통해 제어하는 구조이므로, PTC 히터(10)의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 동시에 리플전류의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, PTC 히터(10)의 발열량을 선형적으로 제어할 수 있으면서도 리플전류의 발생을 최소화할 수 있는 구조이므로, 리플전류로 인한 배터리(30)와 각종 전기장치의 손상을 방지할 수 있으면서 동시에 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: PTC 히터(Heater) 12: 발열로드(Rod)
20: 히터제어유닛(Unit) 22: 마이콤(Micom)
24: IGBT 소자 30: 배터리(Battery)
40: 스위칭 제어부 S1: PWM 스위칭신호
S2: 온,오프 스위칭신호

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 다수의 발열로드(12)와, 상기 각 발열로드(12)에 대응되며 해당 발열로드(12)에 인가되는 배터리(30)의 전류를 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 각각 조절하는 다수의 IGBT 소자(24)들을 구비하는 차량용 공조장치의 PTC 히터에 있어서,
    특정의 목표온도값이 입력될 시에, 입력된 목표온도값에 따라 상기 IGBT 소자(24)를 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 조절하는 스위칭 제어부(40)를 더 포함하며;
    상기 스위칭 제어부(40)는,
    상기 각 IGBT 소자(24) 중, 특정한 어느 하나는 해당 발열로드(12)의 발열량이 선형적으로 조절될 수 있도록 PWM 스위칭 제어하고, 나머지 IGBT 소자(24)들은 해당 발열로드(12)의 발열량이 계단식으로 조절될 수 있도록 온(ON),오프(OFF) 스위칭 제어하되,
    상기 IGBT 소자(24)들의 온,오프 스위칭 제어로는 목표온도값의 도달이 어렵다고 판단될 시에, 특정한 어느 하나의 IGBT 소자(24)를 PWM 스위칭 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 선형적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 PTC 히터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부(40)는,
    상기 IGBT 소자(24)들을 온,오프 스위칭 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 목표온도값에 근접하도록 계단식으로 상승시킨 후, 특정한 어느 하나의 IGBT 소자(24)를 PWM 스위칭 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 목표온도값으로 선형적 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 PTC 히터.
  4. 다수의 발열로드(12)와, 상기 각 발열로드(12)에 대응되며 해당 발열로드(12)에 인가되는 배터리(30)의 전류를 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 각각 조절하는 다수의 IGBT 소자(24)들을 구비하는 차량용 공조장치의 PTC 히터에 있어서,
    특정의 목표온도값이 입력될 시에, 입력된 목표온도값에 따라 상기 IGBT 소자(24)를 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 조절하는 스위칭 제어부(40)를 더 포함하며;
    상기 스위칭 제어부(40)는,
    상기 각 IGBT 소자(24) 중, 특정한 어느 하나는 해당 발열로드(12)의 발열량이 선형적으로 조절될 수 있도록 PWM 스위칭 제어하고, 나머지 IGBT 소자(24)들은 해당 발열로드(12)의 발열량이 계단식으로 조절될 수 있도록 온(ON),오프(OFF) 스위칭 제어하되,
    상기 목표온도값이, 1개의 IGBT 소자(24)를 온,오프 스위칭 제어할 때에 발생되는 발열량값보다 작을 경우, 어느 하나의 IGBT 소자(24)를 우선적으로 PWM 스위칭 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 목표온도값으로 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 PTC 히터.
  5. 다수의 발열로드(12)와, 상기 각 발열로드(12)에 대응되며 목표온도값에 따라 해당 발열로드(12)에 인가되는 배터리(30)의 전류를 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 각각 조절하는 다수의 IGBT 소자(24)들을 구비하며, 상기 IGBT 소자(24)들은 온,오프 스위칭 제어와 PWM 스위칭 제어를 통해 해당 발열로드(12)의 발열량을 조절하는 차량용 공조장치의 PTC 히터 제어방법에 있어서,
    a) 상기 목표온도값이, 1개의 IGBT 소자(24)를 온,오프 스위칭 제어할 때에 발생되는 발열량값보다 큰 지를 판단하는 단계와;
    b) 판단 결과, 목표온도값이 1개의 IGBT 소자(24)를 온,오프 스위칭 제어할 때에 발생되는 발열량값보다 작으면, 특정한 어느 하나의 IGBT 소자(24)만 PWM 스위칭 제어하여 해당 발열로드(12)의 발열량을 선형적으로 조절하고,
    상기 목표온도값이, 1개의 IGBT 소자(24)를 온,오프 스위칭 제어할 때에 발생되는 발열량값보다 크면, 상기 IGBT 소자(24)들을 순차적으로 온,오프 스위칭 제어하여 해당 발열로드(12)들을 목표온도값으로 조절하는 단계와;
    c) 상기 IGBT 소자(24)들을 온,오프 스위칭 제어함에 따라 발생된 상기 PTC 히터(10)의 발열량이 목표온도값으로 도달되었는 지를 판단하는 단계와;
    b) 판단 결과, 상기 PTC 히터(10)의 발열량이 목표온도값으로 도달되지 않았을 시에, 특정한 어느 하나의 IGBT 소자(24)를 PWM 스위칭 제어하여 상기 PTC 히터(10)의 발열량을 목표온도값으로 선형적 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 PTC 히터 제어방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108995499A (zh) * 2018-07-19 2018-12-14 奇瑞新能源汽车技术有限公司 一种用于电动车制热装置的控制电路
KR20230060609A (ko) 2021-10-27 2023-05-08 주식회사 레보텍 Ptc 히터 제어 장치 및 그 제어방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105416005A (zh) * 2015-12-08 2016-03-23 博耐尔汽车电气系统有限公司 一种纯电动汽车空调加热器
KR102226472B1 (ko) * 2016-01-26 2021-03-12 한국전자기술연구원 제어 대상 장치의 온도 피드백 시스템 및 장치
CN106347067B (zh) * 2016-07-29 2018-09-11 北京新能源汽车股份有限公司 电动汽车及用于电动汽车的ptc电加热器的控制方法、系统
KR102579304B1 (ko) 2018-07-25 2023-09-18 현대자동차주식회사 Ptc히터

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980078382A (ko) * 1997-04-28 1998-11-16 김영귀 Ptc히터의 구동 제어 장치 및 방법
KR19990035007A (ko) * 1997-10-31 1999-05-15 양재신 전기자동차용 난방장치의 자동 온도조절장치
JP2002063981A (ja) 2000-08-18 2002-02-28 Hitachi Koki Co Ltd ヒータドライバ
KR100894008B1 (ko) * 2007-11-16 2009-04-17 모딘코리아 유한회사 자동차의 보조전기가열장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980078382A (ko) * 1997-04-28 1998-11-16 김영귀 Ptc히터의 구동 제어 장치 및 방법
KR19990035007A (ko) * 1997-10-31 1999-05-15 양재신 전기자동차용 난방장치의 자동 온도조절장치
JP2002063981A (ja) 2000-08-18 2002-02-28 Hitachi Koki Co Ltd ヒータドライバ
KR100894008B1 (ko) * 2007-11-16 2009-04-17 모딘코리아 유한회사 자동차의 보조전기가열장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108995499A (zh) * 2018-07-19 2018-12-14 奇瑞新能源汽车技术有限公司 一种用于电动车制热装置的控制电路
CN108995499B (zh) * 2018-07-19 2021-12-07 奇瑞新能源汽车股份有限公司 一种用于电动车制热装置的控制电路
KR20230060609A (ko) 2021-10-27 2023-05-08 주식회사 레보텍 Ptc 히터 제어 장치 및 그 제어방법

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