KR101654744B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 외기모드이고, 송풍기의 풍량, 목표설정온도, 차량속도, 외기온도의 조건을 만족하면 공조제어부가 내/외기전환도어의 내기통로를 일정량 개도시켜 외기통로를 통해 유입되는 공기가 카울 탑의 구조적인 문제에 의해 손실되는 공기 손실분을 상기 냉기통로를 통해 유입되는 공기로 보상해주는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명은, 송풍기와, 차량 실내공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 내기통로와, 차량의 실외공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 외기통로와, 상기 내기통로 또는 외기통로를 선택적으로 차단하여 공기가 유입되도록 조절하는 내/외기전환도어, 및 사용자의 조작에 따라 각 구성요소들을 제어하는 공조제어부를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 공조제어부(10)는, 상기 외기통로(3)를 통해 실외공기가 유입되는 외기모드이고; 상기 송풍기(1)의 풍량과, 온도조절도어(7)의 개도량과, 차량속도센서(16)를 통해 입력된 차량속도, 및 실외온도센서(12)를 통해 입력된 실외온도를 판별하여; 차량의 외부에 구비된 카울 탑의 구조적인 문제에 의해 외기통로(3)로 유입되는 공기의 손실분을 상기 내기통로(2)를 통해 유입되는 실내공기로 보상해주도록 상기 내/외기전환도어(4)의 개도량을 조절하도록 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 외기모드이고, 송풍기의 풍량, 목표설정온도, 차량속도, 외기온도의 조건을 만족하면 공조제어부가 내/외기전환도어의 내기통로를 일정량 개도시켜, 외기통로를 통해 유입되는 공기가 카울 탑(Cowl Top)의 구조적인 문제에 의해 손실되는 공기 손실분을 상기 냉기통로를 통해 유입되는 공기로 보상해줌으로써, 동일조건 하에서 내기모드와 외기모드의 차이를 느낄 수 없도록 하는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기를 유입시키도록 풍력을 발생하는 송풍기(1)와, 차량 실내의 공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 내기통로(2)와, 차량 실외의 공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 외기통로(3)와, 상기 내기통로(2) 또는 외기통로(3)를 선택적으로 유입시키도록 조절하는 내/외기전환도어(4)와, 유입된 공기를 냉각시켜 냉기를 형성하는 증발기(5)와, 엔진에 의해 가열된 냉각수를 열 교환시킴으로써 온기를 형성하는 히터코어(Heater Core, 6)와, 냉기 및 온기를 혼합시켜 적정온도의 혼합공기가 형성되도록 하는 온도조절도어(7)와, 디프로스트(Defrost), 페이스(Face), 플로어(Floor) 측으로 공기를 토출시키도록 형성된 벤트(Vent, 8)들 및 상기 벤트(8)들 각각에 구비되어 토출되는 공기량을 조절하는 벤트도어(Vent Door, 9)들을 포함한다.

또한, 상기 차량용 공조장치는, 사용자의 조작에 따라 각 구성요소들을 제어하는 공조제어부(10)를 포함한다.

한편, 최근의 차량용 공조장치는, 외부의 조건에 따라 냉, 난방시스템을 통해 토출되는 냉기 및 온기를 적절히 혼합하여 실내온도를 자동으로 조절하는 자동제어방식(Full Automatic Temperature Control, FATC)이 사용되고 있다.

상기 자동제어방식은, 차량의 실내온도를 측정하는 실내온도센서(11)와, 차량의 실외온도를 측정하는 실외온도센서(12)와, 일사량을 측정하는 일사센서(13)와, 창유리 습도를 측정하는 습도센서(14)와, 증발기의 온도를 측정하는 증발기온도센서(15), 및 변속기의 출력축의 회전을 전기적 신호로 변환하여 차량의 속도를 측정하는 차량속도센서(16)의 측정값들이 상기 공조제어부(10)로 입력되어, 상기 공조제어부(10)에서 상기한 각 센서들의 측정값에 따라 자동으로 송풍기에 인가되는 전압 또는 단수와 온도조절도어(7)의 개도량을 조절함으로써 토출온도 및 풍량을 조절한다.

한편, 상기 차량용 공조장치의 외기통로(3)는 차량에 구비된 카울 탑(Cowl Top)과 연결되어 있어, 상기 카울 탑을 통해 유입되는 실외공기가 공조장치 내로 유입되도록 한다.

그런데, 종래의 구조에 의하면 내기통로(2) 또는 외기통로(3)를 100% 개방한 동일한 조건하에서, 내기모드와 외기모드를 통해 차량실내로 토출되는 풍량이 상이하다는 문제점이 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 페이스도어가 100% 개방된 벤트모드에서, 외기모드를 통해 차량 실내로 토출되는 풍량이 내기모드에 비해 약 15%정도 감소하게 된다.

이에 따라 탑승자에게 토출되는 풍량이 저감되어 차량 실내의 쾌적성을 약화시키는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 외기모드이고, 송풍기의 풍량, 목표설정온도, 차량속도, 외기온도의 조건을 만족하면 공조제어부가 내/외기전환도어의 내기통로를 일정량 개도시켜, 외기통로를 통해 유입되는 공기가 카울 탑의 구조적인 문제에 의해 손실되는 공기 손실분을 상기 냉기통로를 통해 유입되는 공기로 보상해줌으로써, 동일조건 하에서 내기모드와 외기모드의 차이를 느낄 수 없도록 하는 차량용 공조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 송풍기와, 차량 실내공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 내기통로와, 차량의 실외공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 외기통로와, 상기 내기통로 또는 외기통로를 선택적으로 차단하여 공기가 유입되도록 조절하는 내/외기전환도어, 및 사용자의 조작에 따라 각 구성요소들을 제어하는 공조제어부를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 공조제어부는, 상기 외기통로를 통해 실외공기가 유입되는 외기모드이고; 상기 송풍기의 풍량과, 온도조절도어의 개도량과, 차량속도센서를 통해 입력된 차량속도, 및 실외온도센서를 통해 입력된 실외온도를 판별하여; 차량의 외부에 구비된 카울 탑의 구조적인 문제에 의해 외기통로로 유입되는 공기의 손실분을 상기 내기통로를 통해 유입되는 실내공기로 보상해주도록 상기 내/외기전환도어의 개도량을 조절하도록 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 공조제어부는, 상기 내/외기전환도어를 구동시키는 엑츄에이터의 피드백 전압방식에 의해 내기모드 또는 외기모드를 판별하도록 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 공조제어부는, 상기 송풍기의 풍량이 수동모드일 경우 기준단수보다 높을 경우 또는 자동모드일 경우 기준전압보다 높을 경우에 제어되도록 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 공조제어부는, 상기 온도조절도어의 개도량을 판별하여; 냉방조건의 기준 개도량보다 낮을 경우 또는 난방조건의 기준 개도량보다 높을 경우에 제어되도록 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 공조제어부는, 상기 차량속도센서를 통해 측정된 차량속도가 미리 설정된 기준속도 이하일 경우에 제어되도록 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 공조제어부는, 상기 실외온도센서를 통해 측정된 실외온도가 냉방조건의 기준온도보다 높을 경우 또는 난방조건의 기준온도보다 낮을 경우에 제어되도록 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 외기모드이고, 송풍기의 풍량, 목표설정온도, 차량속도, 외기온도의 조건을 만족하면, 공조제어부가 내/외기전환도어의 내기통로를 일정량 개도시켜 외기통로를 통해 유입되는 공기가 카울 탑의 구조적인 문제에 의해 손실되는 공기 손실분을 상기 냉기통로를 통해 유입되는 공기로 보상해줌으로써, 동일조건 하에는 내기모드와 외기모드의 차이를 느낄 수 없도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래의 차량용 공조장치에서 차량 실내에 미치는 풍량 상태를 실험한 결과로서, 2a는 내기모드, 2b는 외기모드일 경우이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법 블록도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다(종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다).

본 발명의 차량용 공조장치는, 공기를 유입시키도록 풍력을 발생하는 송풍기(1)와, 차량 실내의 공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 내기통로(2)와, 차량 실외의 공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 외기통로(3)와, 상기 내기통로(2) 또는 외기통로(3)를 선택적으로 차단하여 공기를 유입시키도록 조절하는 내/외기전환도어(4)와, 유입된 공기를 냉각시켜 냉기를 형성하는 증발기(5)와, 엔진에 의해 가열된 냉각수를 열 교환시킴으로써 온기를 형성하는 히터코어(Heater Core, 6)와, 냉기 및 온기를 혼합시켜 적정온도의 혼합공기가 형성되도록 하는 온도조절도어(7)와, 디프로스트(Defrost), 페이스(Face), 플로어(Floor) 측으로 공기를 토출시키도록 형성되는 벤트(Vent, 8)들 및 상기 벤트(8)들 각각에 구비되어 토출되는 공기량을 조절하는 벤트도어(Vent Door, 9)들을 포함한다.

또한, 상기 차량용 공조장치는, 사용자의 조작에 따라 각 구성요소들을 제어하는 공조제어부(10)를 포함한다.

또한, 상기 차량용 공조장치는, 외부의 조건에 따라 냉, 난방시스템을 통해 토출되는 냉기 및 온기를 적절히 혼합하여 실내온도를 자동으로 조절하는 자동제어방식(Full Automatic Temperature Control, FATC)을 구비한다.

상기 자동제어방식은, 차량의 실내온도를 측정하는 실내온도센서(11)와, 차량의 실외온도를 측정하는 실외온도센서(12)와, 일사량을 측정하는 일사센서(13)와, 창유리 습도를 측정하는 습도센서(14)와, 증발기의 온도를 측정하는 증발기온도센서(15), 및 변속기의 출력축의 회전을 전기적 신호로 변환하여 차량의 속도를 측정하는 차량속도센서(16)의 측정값들이 상기 공조제어부(10)로 입력되어, 상기 공조제어부(10)에서 상기한 각 센서들의 측정값에 따라 자동으로 송풍기에 인가되는 전압과 온도조절도어(7)의 개도량을 조절함으로써 토출온도 및 풍량을 조절한다.

또한, 상기 공조제어부(10)는, 송풍기(1)의 회전속도와, 온도조절도어(5)의 개도량과, 차량속도센서(16)를 통해 입력된 차량속도 및 실외온도센서(12)를 통해 입력된 실외온도 등을 통해 입력된 측정값에 따라, 외기모드 상태에서 내부통로(2)를 일정량 개방시켜, 카울 탑을 통해 유입되는 공기의 손실분을 상기 내기통로(2)를 통해 유입되는 공기량으로 보상해준다.

이에 따라 탑승자에게 충분한 풍량을 제공하여 쾌적성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 차량용 공조장치의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 공조제어부(10)가 외기통로(3)를 개방하는 외기모드인지를 판별한다(S1).

상기 공조제어부(10)는, 내/외기전환도어(4)를 구동시키는 엑츄에이터(Actuator)의 피드백 전압방식에 따라 내기모드 또는 외기모드인지를 인식하게 된다.

상기 S1단계에서 외기모드이면, 송풍기(1)의 회전속도에 의해 발생한 풍량이 기준풍량과 같거나 높은지를 판별한다(S2).

상기 기준풍량은, 수동모드일 때에는 송풍단수가 0에서 4단인 경우에 3단이고, 송풍단수가 0에서 8단인 경우 6단인 것이 바람직하다. 상기에서 3단 또는 6단 미만의 경우에는, 송풍기(1)를 통해 흡입되는 공기량이 적기 때문에 탑승자가 별 차이를 느끼지 못한다.

상기 S2단계에서 송풍기(1)의 풍량이 기준풍량 이상이면, 목표 설정온도가 냉방조건의 온도보다 같거나 낮은지 또는 난방조건의 온도보다 같거나 높은지를 판별한다(S3).

상기 냉방조건은, 냉방시스템이 작동되는 기준온도로서 22℃를 기준으로 한다. 또한 상기 난방조건은, 난방시스템이 작동되는 기준온도로서 27℃를 기준으로 한다.

상기 냉방조건 및 난방조건은 하절기 및 동절기에 탑승자가 쾌적성을 느낄 수 있는 온도를 설정한 것이다.

또한, 상기 냉방조건은, 온도조절도어(7)의 개도량이 온기통로의 10%이하 개방일 경우이고, 난방조건은 온도조절도어(7)의 개도량이 온기통로의 90%이상 개방일 경우로 설정할 수 있다. 이에 따라, 상기 공조제어부(10)는, 상기 기준온도 또는 온도조절도어(7)의 개도량 중 어느 하나의 조건에 의해 냉방조건 또는 난방조건임을 인식할 수 있다.

상기 S3단계에서 목표설정온도가 냉방조건 또는 난방조건을 만족한다면, 차량속도센서(16)를 통해 입력된 차량속도가 기준속도보다 같거나 낮은지를 판별한다(S4).

상기 공조제어부(10)는 차량속도센서(16)를 통해 입력된 차량속도가 미리 설정된 기준속도 이하인지를 판별한다. 상기 기준속도는 55km/h의 저속임이 바람직하다.

상기 S4단계에서 차량속도가 기준속도 이하이면, 외기온도가 냉방조건의 기준온도보다 같거나 높은지 또는 난방조건의 기준온도보다 같거나 낮은지를 판별한다(S5).

상기 공조제어부(10)는, 실외온도센서(12)를 통해 측정된 외기온도를 기준으로, 25℃ 이상이면 냉방시스템이 작동되는 냉방조건이고, 10℃ 이하이면 난방시스템이 작동되는 난방조건으로 인식한다.

상기 S1 내지 S5단계의 모든 조건을 만족하면, 내/외기전환도어(4)는 내기통로(2)를 일정량 개도시켜, 외기통로(3)를 통해 유입되는 공기의 손실분을 상기 내기통로(2)로 유입되는 공기로 보상해 준다.

즉, 외기모드이고, 송풍기(1)가 기준풍량 이상이며, 목표설정온도가 냉방 또는 난방조건에 해당하고, 차량속도가 기준속도 이하이며, 외기온도가 냉방 또는 난방조건에 해당한다면, 상기 공조제어부(10)는, 내/외기전환도어(4)에 구비된 엑츄에이터(도시하지 않음)에 제어신호를 전송하여 외기통로(3) 65~75%, 내기통로(2) 25~35%를 개방함으로써, 외기통로(3)를 통해 유입되는 공기가 카울 탑 등의 구조적인 문제 등에 의해 손실되는 공기손실분을 상기 내기통로(2)를 통해 유입되는 공기로 보상해준다.

상기 내기통로의 개도량이 25%이하이면 외기통로(3)를 통해 유입되는 공기의 손실분을 보상해 주지 못하고, 35%이상이면 외기통로(3)를 통해 유입되는 공기량보다는 내기통로(2)를 통해 유입되는 공기량이 상대적으로 많으므로 내기모드에 가깝게 된다. 따라서, 상기 내기통로의 개도량이 25~35%임이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 동일조건 하에서 내기모드 또는 외기모드를 통해 유입되는 공기량의 차이를 느낄 수 없으므로, 탑승자의 쾌적성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 차량용 공조장치의 제어방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

1: 송풍기 2: 내기통로
3: 외기통로 4: 내/외기전환도어
5: 증발기 6: 히터코어(Heater Core)
7: 온도조절도어 8: 벤트(Vent)
9: 벤트도어(Vent Door) 10: 공조제어부
11: 실내온도센서 12: 실외온도센서
13: 일사센서 14: 습도센서
15: 증발기온도센서 16: 차량속도센서

Claims (6)

1. 송풍기와, 차량 실내공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 내기통로와, 차량의 실외공기가 공조장치로 유입되도록 안내하는 외기통로와, 상기 내기통로 또는 외기통로를 선택적으로 차단하여 공기가 유입되도록 조절하는 내/외기전환도어, 및 사용자의 조작에 따라 각 구성요소들을 제어하는 공조제어부를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
   상기 공조제어부(10)는,
   상기 외기통로(3)를 통해 실외공기가 유입되는 외기모드이고,
   상기 송풍기(1)의 풍량이 기준풍량 이상이며,
   목표설정온도가 냉방 또는 난방조건에 해당하고,
   차량속도센서(16)를 통해 입력된 차량속도가 기준속도 이하이며,
   실외온도센서(12)를 통해 입력된 실외온도가 냉방 또는 난방조건에 해당하는 조건을 모두 만족하는 경우에,
   차량의 외부에 구비된 카울 탑의 구조적인 문제에 의해 외기통로(3)로 유입되는 공기의 손실분을 상기 내기통로(2)를 통해 유입되는 실내공기로 보상해주도록, 상기 내/외기전환도어(4)의 개도량을 조절하되,
   온도조절도어(7)의 개도량을 판별하여 냉방조건의 기준 개도량보다 낮을 경우 또는 난방조건의 기준 개도량보다 높을 경우에, 상기 내/외기전환도어(4)의 개도량이 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공조제어부(10)는,
   상기 내/외기전환도어(4)를 구동시키는 엑츄에이터의 피드백 전압방식에 의해 내기모드 또는 외기모드를 판별하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 공조제어부(10)는,
   상기 송풍기(1)의 풍량이 수동모드일 경우 기준단수보다 높을 경우 또는 자동모드일 경우 기준전압보다 높을 경우에, 상기 내/외기전환도어(4)의 개도량이 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 공조제어부(10)는,
   상기 차량속도센서(16)를 통해 측정된 차량속도가 미리 설정된 기준속도 이하일 경우에, 상기 내/외기전환도어(4)의 개도량이 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 공조제어부(10)는,
   상기 실외온도센서(12)를 통해 측정된 실외온도가 냉방조건의 기준온도보다 높을 경우 또는 난방조건의 기준온도보다 낮을 경우에, 상기 내/외기전환도어(4)의 개도량이 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.

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