KR101667754B1 - 차량용 공조장치의 제어방법 - Google Patents

차량용 공조장치의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 공조케이스의 내부로 공기를 송풍하는 블로어와, 상기 공조케이스의 송풍 유로 상에 일정 간격 이격하여 설치되는 증발기 및 PTC 히터와, 상기 증발기와 PTC 히터의 사이에 설치되어 PTC 히터를 통과하는 유로와 PTC 히터를 바이패스하는 유로의 개도를 조절하는 템프도어와, 상기 PTC 히터의 온도를 감지하는 PTC 히터 센서와, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 토출온도 센서를 포함하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서, (a) 외기온도 센서, 내기온도 센서 및 일사 센서 중 적어도 하나의 센서로부터 검출된 정보에 근거하여 차량 실내로 토출될 목표 토출공기온도를 연산하는 단계와, (b) 상기 블로어의 작동을 검출하는 단계와, (c) 상기 PTC 히터 센서에 의해 PTC 히터의 현재 온도를 감지한 후, 감지된 PTC 히터의 온도와 차량 실내 목표 토출공기온도를 비교하는 단계와, (d) 상기 감지된 PTC 히터의 온도가 상기 단계(a)의 목표 토출공기온도보다 높고 상기 블로어의 작동(ON)이 검출된 경우에, PTC 히터를 통과하는 유로를 폐쇄하도록 템프도어의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, PTC 히터의 온도에 따라 템프도어의 개도를 조절함으로써, 차량용 공조장치의 초기 작동 시 차량 실내로 온기가 토출되는 것을 방지하여 차량 실내로 최적 온도의 공기가 토출될 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

차량용 공조장치의 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING AIR CONDITIONER OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PTC 히터의 온도에 따라 템프도어의 개도를 조절함으로써, 차량용 공조장치의 초기 작동 시 차량 실내로 온기가 토출되는 것을 방지하여 차량 실내로 최적 온도의 공기가 토출될 수 있도록 하는 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 환기장치, 냉난방장치 등으로 구성되며, 여러 가지 기후나 주행조건에서도 탑승자에게 쾌적한 환경을 만들어주고, 유리창의 흐림과 서리 등을 제거하여 운전자의 시계를 확보하고 안전한 운전을 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
특히, 공조장치의 난방장치는 엔진에서 나오는 고온의 냉각수가 히터코어를 지나 다시 엔진으로 환원되는 과정에서 히터코어를 통과하는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 고온의 냉각수와 열교환시켜 공기의 온도를 상승시키고, 이 고온의 공기를 차량 실내에 공급함으로써 실내를 난방하는 것이다.
그런데, 하이브리드 또는 전기자동차의 경우에는 이 같은 엔진의 냉각수를 사용할 수 없기 때문에, 엔진의 냉각수를 이용한 히터코어 대신 고전압의 PTC 히터를 사용하고 있다.
상기와 같은 PTC 히터가 구비된 차량용 공조장치(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공기 유입구(12) 및 다수의 벤트(13, 14, 15)가 형성되는 공조케이스(11)와, 각 벤트(13, 14, 15)의 입구부에 설치되는 벤트도어(16a, 16b, 16c)와, 공조케이스(11)의 내부로 공기를 송풍하는 블로어(미도시)와, 공조케이스(11)의 공기 유입구(12) 측에 설치된 증발기(17)와, 증발기(17)의 후방 측에 설치되는 PTC 히터(18)와, 증발기(17)와 PTC 히터(18)의 사이에 설치되어 PTC 히터(18)를 통과하는 유로(20)와 PTC 히터(18)를 바이패스하는 유로(21)의 개도를 조절하는 템프도어(19)와, 차량 실외의 온도를 감지하는 외기온도 센서(110)와, 차량 실내의 온도를 감지하는 내기온도 센서(120)와, 차량으로 조사되는 태양 빛의 양을 감지하는 일사 센서(130)와, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 토출온도 센서(140)와, 상기 외기온도 센서(110), 내기온도 센서(120) 및 일사 센서(130)의 감지결과를 인가받아 템프도어(19)를 조절하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 차량용 공조장치(10)는 컨트롤러(100)가 외기온도 센서(110), 내기온도 센서(120) 및 일사 센서(130)의 감지결과를 인가받아 차량 실내로 공급될 공기의 온도를 연산하고, 이에 맞게 템프도어(19)의 개도를 조절하여 최적 온도의 공기를 차량 실내로 공급하고 있다.
그러나, 종래의 차량용 공조장치(10)는 난방 모드 후 난방 모드가 정지되더라도 고전압 PTC 히터(18)의 특성상 PTC 히터(18)의 온도가 쉽게 내려가지 않는다.
이때, 차량용 공조장치(10)를 작동시키게 되면, 템프도어(19)는 난방 모드의 상태(PTC 히터를 바이패스하는 유로를 폐쇄한 상태)로 맵핑되어 있고, 아직 PTC 히터(18)가 고온을 유지하고 있기 때문에, 차량 실내로 온기가 토출되어 탑승자가 불쾌감을 느끼는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 PTC 히터의 온도에 따라 템프도어의 개도를 조절함으로써, 차량용 공조장치의 초기 작동 시 차량 실내로 온기가 토출되는 것을 방지하여 차량 실내로 최적 온도의 공기가 토출될 수 있도록 하는 차량용 공조장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 차량 공조케이스의 내부로 공기를 송풍하는 블로어와, 상기 공조케이스의 송풍 유로 상에 일정 간격 이격하여 설치되는 증발기 및 PTC 히터와, 상기 증발기와 PTC 히터의 사이에 설치되어 PTC 히터를 통과하는 유로와 PTC 히터를 바이패스하는 유로의 개도를 조절하는 템프도어와, 상기 PTC 히터의 온도를 감지하는 PTC 히터 센서와, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 토출온도 센서를 포함하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서, (a) 외기온도 센서, 내기온도 센서 및 일사 센서 중 적어도 하나의 센서로부터 검출된 정보에 근거하여 차량 실내로 토출될 목표 토출공기온도를 연산하는 단계와, (b) 상기 블로어의 작동을 검출하는 단계와, (c) 상기 PTC 히터 센서에 의해 PTC 히터의 현재 온도를 감지한 후, 감지된 PTC 히터의 온도와 차량 실내 목표 토출공기온도를 비교하는 단계와, (d) 상기 감지된 PTC 히터의 온도가 상기 단계(a)의 목표 토출공기온도보다 높고 상기 블로어의 작동(ON)이 검출된 경우에, PTC 히터를 통과하는 유로를 폐쇄하도록 템프도어의 위치를 조정하는 단계에 의해 달성된다.
또한, 상기 단계(d) 후, (e) 상기 토출온도 센서에 의해 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 단계와, (f) 상기 차량 실내로 토출되는 공기의 온도와 단계(a)의 목표 토출공기온도를 비교하는 단계와, (g) 상기 단계(f)의 차 실내 토출공기온도와 목표 토출공기온도의 편차에 따라 실내로 토출되는 공기의 온도를 상기 목표 토출공기온도에 일치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이에 의해, PTC 히터의 온도에 따라 템프도어의 개도를 조절함으로써, 차량용 공조장치의 초기 작동 시 차량 실내로 온기가 토출되는 것을 방지하여 차량 실내로 최적 온도의 공기가 토출될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 차량용 공조장치의 단면도이다.
도 2는 차량용 공조장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법의 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법이 적용되는 차량용 공조장치의 내부 구성에 대해 간단히 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공조케이스(11)의 내부 유로인 송풍 유로 중 상류 측에 증발기(17)가 설치되어 있고, 하류 측 쪽에 PTC 히터(18)가 설치되어 있다.
부언하면, 증발기(17)와 PTC 히터(18)는 공조케이스(11)의 송풍 유로 상에 일정간격 이격되게 설치되어 있다.
여기서, 본 발명의 경우에는 PTC 히터(18) 만이 설치되어 있는 것으로 설명하지만, 차량의 종류에 따라 PTC 히터(18)와 엔진의 냉각수에 의해 열을 공급하는 히터코어가 동시에 설치될 수도 있다.
그리고, 공조케이스(11)의 공기 유입구(12) 측에는 송풍 유로로 공기를 송풍하는 블로어(미도시)가 설치되어 있다.
이 블로어의 구동에 의하여 공조케이스(11)의 내부로 공기가 송풍되며, 이렇게 송풍된 공기는 증발기(17) 또는 PTC 히터(18)를 거치면서 공기가 열교환되어 냉기 또는 온기가 차량 실내로 공급된다.
여기서, 공조케이스(11)의 내부에는 PTC 히터(18)를 통과하는 유로(20)와, PTC 히터(18)를 바이패스하는 유로(21)가 형성되고, 증발기(17)와 PTC 히터(18)의 사이에는 상기 유로(20, 21)의 개도를 조절하는 템프도어(19)가 설치되어 있다.
따라서, 템프도어(19)가 PTC 히터(18)를 통과하는 유로(20)를 폐쇄하고 있을 경우에는 증발기(17)를 통과한 공기가 PTC 히터(18)를 거치지 않고 PTC 히터(18)를 바이패스하는 유로(21)를 통과하게 된다.
반대로, 템프도어(19)가 PTC 히터(18)를 바이패스하는 유로(21)를 폐쇄하고 있을 경우에는 증발기(17)를 통과한 공기가 모두 PTC 히터(18)를 통과하게 된다.
이때, 템프도어(19)가 상기한 상태가 아닌 대략 중간쯤에 위치한 경우에는 증발기(17)를 통과한 공기 중 일부는 PTC 히터(18)를 통과하는 유로(20)를 통과하고, 나머지는 PTC 히터(18)를 바이패스하는 유로(21)를 통과하게 되어 온기와 냉기를 혼합하여 적절한 온도의 공기를 차량 실내로 공급한다.
즉, 템프도어(19)의 위치에 따라 차량 실내로 공급되는 공기의 온도가 결정된다.
상기와 같은 템프도어(19)는 도 2에 도시된 차량용 공조장치의 컨트롤러(100)에 의해 위치가 결정된다.
컨트롤러(100)는 외기온도 센서(110), 내기온도 센서(120), 일사센서(130), 토출온도 센서(140) 및 PTC 히터 센서(150)의 감지결과를 인가받아 템프도어(19)의 위치를 결정하여 차량 실내로 최적 온도의 공기가 공급되도록 한다.
한편, 벤트(13, 14, 15) 및 벤트도어(16a, 16b, 16c)는 증발기(17) 또는 PTC 히터(18)에 의해 발생된 냉기 또는 온기를 차량 실내로 공급하는 부분이다.
이하에서는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 컨트롤러(100)가 외기온도 센서(110), 내기온도 센서(120) 및 일사 센서(130)에 의해 검출된 정보를 수신하는 단계를 수행한다.(S1)
그 후, 컨트롤러(100)는 수신된 검출 정보에 근거하여 차량 실내로 토출될 목표 토출공기온도를 연산하는 단계를 수행한다.(S2)
상기 단계(S2) 후, 차량용 공조장치의 블로어가 작동되는지를 판단하는 단계를 수행한다.(S3)
본 실시예에서는 상기 단계(S2)를 수행한 후 단계(S3)를 수행하는 것으로 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않고 단계(S3)를 먼저 수행한 후 단계(S2)를 수행할 수도 있다.
상기 단계(S3)의 판단 결과 블로어가 작동되고 있는 경우, PTC 히터 센서(150)에 의해 검출된 PTC 히터(18)의 온도가 상기 단계(S2)의 연산된 목표 토출공기온도를 초과하는지를 판단하는 단계를 수행한다.(S4)
그 후, PTC 히터(18)의 온도가 상기 단계(S2)의 목표 토출공기온도를 초과하는 경우, 컨트롤러(100)는 템프도어(19)를 조절하여 PTC 히터(18)를 통과하는 유로(20)를 폐쇄하도록 템프도어(19)를 위치시킨다.(S5)
이때, PTC 히터(18)의 온도가 상기 단계(S2)의 목표 토출공기온도 이하일 경우에는 템프도어(19)의 현재 위치를 유지하도록 컨트롤러(100)가 템프도어(19)를 제어한다.(S8)
한편, 상기 단계(S5) 후, 현재 차 실내로 토출되는 공기의 온도와 상기 단계(S2)의 목표 토출공기온도가 동일한지를 판단하는 단계를 수행한다.(S6)
상기 단계(S6)의 판단 결과, 차 실내 토출공기온도와 상기 단계(S2)의 목표 토출공기온도가 동일한 경우에는 템프도어(19)의 현재 위치를 유지하도록 컨트롤러(100)가 템프도어(19)를 제어한다.(S8)
그러나, 차 실내 토출공기온도와 상기 단계(S2)의 목표 토출공기온도가 다를 경우에는 토출온도 센서(140)에 의해 감지된 차량 실내로 토출되는 공기의 온도와 상기 단계(S2)의 목표 토출공기온도가 동일해지도록 컨트롤러(100)가 템프도어(19)의 위치를 조정하게 된다.(S7)
여기서, 템프도어(19)는 PI제어(비례적분제어)에 의해 제어되어 실제 차 실내 토출공기온도와 목표 토출공기온도가 동일해지도록 한다.
PI제어는 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용하는 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법은 PTC 히터(18)의 온도가 차량 실내로 공급될 공기의 최적 온도보다 높을 경우, PTC 히터(18)를 통과하는 유로(20)를 템프도어(19)에 의해 폐쇄함으로써, 공기가 PTC 히터(18)를 통과하지 않게 되므로 토출될 최적 온도보다 높은 온도의 공기가 차량 실내로 토출되지 않아 탑승자에게 불쾌감을 주는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
10 : 차량용 공조장치 11 : 공조케이스
12 : 공기 유입구 13, 14, 15 : 벤트
16a, 16b, 16c : 벤트도어 17 : 증발기
18 : PTC 히터 19 : 템프도어
20 : PTC 히터를 통과하는 유로 21 : PTC 히터를 바이패스하는 유로
100 : 컨트롤러 110 : 외기온도 센서
120 : 내기온도 센서 130 : 일사 센서
140 : 토출온도 센서 150 : PTC 히터 센서

Claims (2)

  1. 차량 공조케이스(11)의 내부로 공기를 송풍하는 블로어와, 상기 공조케이스(11)의 송풍 유로 상에 일정 간격 이격하여 설치되는 증발기(17) 및 PTC 히터(18)와, 상기 증발기(17)와 PTC 히터(18)의 사이에 설치되어 PTC 히터(18)를 통과하는 유로(20)와 PTC 히터(18)를 바이패스하는 유로(21)의 개도를 조절하는 템프도어(19)와, 상기 PTC 히터(18)의 온도를 감지하는 PTC 히터 센서(150)와, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 토출온도 센서(140)를 포함하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서,
    (a) 외기온도 센서(110), 내기온도 센서(120) 및 일사 센서(130) 중 적어도 하나의 센서로부터 검출된 정보에 근거하여 차량 실내로 토출될 목표 토출공기온도를 연산하는 단계와;
    (b) 상기 블로어의 작동을 검출하는 단계와;
    (c) 상기 PTC 히터 센서(150)에 의해 PTC 히터(18)의 현재 온도를 감지한 후, 감지된 PTC 히터(18)의 온도와 차량 실내 목표 토출공기온도를 비교하는 단계와;
    (d) 상기 감지된 PTC 히터(18)의 온도가 상기 단계(a)의 목표 토출공기온도보다 높고 상기 블로어의 작동(ON)이 검출된 경우에, PTC 히터(18)를 통과하는 유로를 폐쇄하도록 템프도어(19)의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(d) 후,
    (e) 상기 토출온도 센서(140)에 의해 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 단계와;
    (f) 상기 차량 실내로 토출되는 공기의 온도와 단계(a)의 목표 토출공기온도를 비교하는 단계와;
    (g) 상기 단계(f)의 차 실내 토출공기온도와 목표 토출공기온도의 편차에 따라 실내로 토출되는 공기의 온도를 상기 목표 토출공기온도에 일치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
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