KR101684146B1 - 하이브리드 차량의 ptc 히터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 PTC 히터의 현재 작동단수 및 주변온도 조건(엔진 냉각수온도, 외기온, 난방 설정온도 등)을 고려하여, PTC 히터의 작동모드를 저부하 모드인 일반모드/중부하모드/고부하모드 등으로 가변시키는 동시에 각 작동모드별 LDC 전압을 가변시킬 수 있도록 함으로써, 보조배터리 방전 방지 및 연비 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치 및 방법{Device and method for controlling PTC heater of hybrid vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PTC 히터의 현재 작동단수 및 주변온도 조건을 고려하여, PTC 히터의 작동모드 및 LDC 전압을 가변시킬 수 있도록 함으로써, 연비 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle; HEV)은 연비 향상 및 배기가스 저감 등을 위하여 그 동력원으로 엔진 및 모터를 사용하는 차량을 의미하며, 모터 동력을 이용하는 EV(Electric Vehicle) 모드와, 엔진 및 모터 동력을 함께 사용하는 HEV 모드 등의 주행 모드를 포함한다.

이러한 하이브리드 차량은 가솔린 또는 디젤 차량과 달리, 엔진이 선택적으로 구동되므로, 실내 난방을 위한 열원으로서 별도의 PTC 히터가 사용되고 있다.

가솔린 또는 디젤 차량의 실내 난방 과정은 엔진 구동에 의하여 가열된 냉각수가 실내측 열교환기를 지나가며 공기와 열교환하게 되고, 냉각수와의 열교환을 통해 가온된 공기가 실내에 공급되어 실내 난방이 이루어진다.

반면, 하이브리드 차량의 난방 모드시 냉각수와 공기의 열교환을 통해 승온된 공기가 차량의 실내로 공급되지만, 냉각수의 온도가 낮으면 별도의 PTC 히터가 가동되어 PTC 히터와 열교환을 통해 승온된 공기가 차량의 실내로 공급되어 실내 난방이 이루어진다.

상기 PTC 히터를 비롯하여 램프류 등과 같은 보기류 부품은 12V 보조배터리를 전원으로 이용하고 있고, 이 보조배터리는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)를 통하여 고전압 메인배터리의 전력을 충전받게 된다.

따라서, 상기 PTC 히터가 작동하게 되면, 보조배터리 방전우려로 인하여 충전을 위한 LDC 전압을 일반적인 주행상황 보다 높게 유지하고, 이렇게 LDC 전압을 높게 유지하게 되면 메인배터리의 소모파워가 증가하여 연비가 하락하는 문제점이 있다.

즉, 종래에는 PTC 히터가 온되면, 제어기에서 PTC 히터의 작동단수 및 주변온도 조건 등을 고려하지 않은 채 PTC 히터의 작동모드를 LDC 소모파워가 큰 고부하 모드로 진입시킴으로써, 보조배터리 충전을 위한 LDC 전압이 크게 소모되고, 결국 LDC 전압의 전원인 메인배터리의 소모파워가 증가하여 연비가 하락하는 문제점이 있다.

다시 말해서, 상기 PTC 히터가 온되면, 제어기에서 PTC 히터의 작동단수 및 여러가지 주변 상황을 고려하지 않은 채 PTC 히터의 작동모드를 LDC 소모파워가 큰 고전장 부하 모드(보조배터리 온도 및 SOC에 따른 LDC 타켓 전압을 지령하는 모드)로 진입시킴으로써, 보조배터리 충전을 위한 LDC 전압이 크게 소모되고, 결국 LDC 전압의 전원인 메인배터리의 소모파워가 증가하여 연비가 하락하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, PTC 히터의 현재 작동단수 및 주변온도 조건(엔진 냉각수온도, 외기온, 난방 설정온도 등)을 고려하여, PTC 히터의 작동모드를 저부하 모드인 일반모드/중부하모드/고부하모드 등으로 가변시키는 동시에 각 작동모드별 LDC 전압을 가변시킬 수 있도록 함으로써, 보조배터리 방전 방지 및 연비 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: PTC 히터의 현재 작동단수 판단부와; PTC 히터의 주변온도 감지부와; 상기 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 결정하는 전장부하 모드 판정부와; 상기 전장부하 모드 판정부에서 결정된 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시켜 지령하는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 PTC 히터 제어 장치는 상기 제어부의 출력단에 연결되어, PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시키는 속도를 제어하는 전압가변 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 PTC 히터의 주변온도 감지부는 엔진 냉각수온, 외기온, 난방설정 온도 중 하나를 감지하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 전장부하 모드 판정부는 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 저부하모드인 일반모드와, 중부하모드와, 고부하모드 중 하나로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: PTC 히터의 현재 작동단수 판단 단계와; PTC 히터의 주변온도 감지 단계와; 상기 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 결정하는 단계와; 결정된 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시켜 지령하는 단계; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 PTC 히터 제어 방법은 상기 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시키는 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 PTC 히터의 주변온도 감지 단계에서, 엔진 냉각수온, 외기온, 난방설정 온도 중 하나를 감지하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 PTC 히터의 작동모드는 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, 저부하모드인 일반모드와, 중부하모드와, 고부하모드 중 하나로 결정되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, PTC 히터의 작동모드를 PTC 히터의 현재 작동단수 및 주변온도 조건(엔진 냉각수온도, 외기온, 난방 설정온도 등)을 고려하여, 저부하 모드인 일반모드/중부하모드/고부하모드 등으로 가변시키는 동시에 각 작동모드별 LDC 전압을 가감시킬 수 있도록 함으로써, LDC 전압의 전원인 메인배터리의 소모파워를 줄여서 연비 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 종래의 PTC 히터 제어 방법을 도시한 제어 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 PTC 히터 제어 장치 및 방법을 도시한 제어 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 PTC 히터 제어예를 도시한 맵데이타.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

하이브리드 차량의 PTC 히터가 온되었을 때, PTC 히터의 최대소모파워만을 고려하여 PTC 히터의 작동모드를 고부하 모드로 선택하는 것은 PTC 히터의 전원인 보조배터리 방전을 우려하여 보조배터리 충전을 위한 LDC 전압을 높게 가져갈 수 밖에 없고, 그에 따라 보조배터리 충전을 위한 전원인 메인 배터리의 전력소모량을 증가시킨다.

이를 해소하고자, 본 발명은 PTC 히터의 작동모드를 PTC 히터의 현재 작동단수 및 주변온도 조건(엔진 냉각수온도, 외기온, 난방 설정온도 등)을 고려하여, 저부하 모드인 일반모드/중부하모드/고부하모드 등으로 가변시키는 점, 그리고 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시켜 지령하는 점에 주안점이 있다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 PTC 히터 제어 장치 및 방법을 도시한 제어 블럭도이다.

도 2에서, 도면부호 10은 PTC 히터의 현재 작동단수 판단부를 지시하고, 도면부호 20은 PTC 히터의 주변온도 감지부를 지시한다.

상기 PTC 히터의 현재 작동단수 판단부(10)는 PTC 히터가 온된 상태 및 현재 작동단수(예를 들어, 1단, 2단, 3단)를 감지하고, 상기 PTC 히터의 주변온도 감지부(20)는 일종의 온도센서인 엔진 냉각수온 센서, 외기온 센서로 채택되거나, 현재 난방 설정온도를 인지하는 역할을 한다.

이때, 상기 PTC 히터의 현재 작동단수 판단부(10)에서 감지된 PTC 히터의 현재 작동단수와, 상기 PTC 히터의 주변온도 감지부(20)에서 감지된 주변온도(예를 들어, 엔진 냉각수온)가 전장부하 모드 판정부(30)로 입력된다.

상기 전장부하 모드 판정부(30)는 입력된 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 결정하되, PTC 히터의 작동모드를 저부하모드인 일반모드와, 중부하모드와, 고부하모드 중 하나로 결정한다.

즉, 상기 전장부하 모드 판정부(30)는 종래에 PTC 히터의 온 작동시 PTC 히터의 최대소모파워만을 고려하여 PTC 히터의 작동모드를 고부하 모드로 선택하던 것과 달리, PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로 PTC 히터의 작동모드를 저부하모드인 일반모드와, 중부하모드와, 고부하모드 중 하나로 결정한다.

이때, 상기 PTC 히터의 작동모드 중 고부하모드는 보조배터리 전원을 최대로 소모하는 최대소모파워 모드이고, 중부하모드는 최대 및 최소소모파워 사이의 파워를 소모하는 모드이며, 일반모드는 최소소모파워를 소모하는 모드를 의미한다.

이렇게 상기 전장부하 모드 판정부(30)에서 결정된 PTC 히터의 작동모드가 제어부(40)에 입력되는 바, 이 제어부(40)는 전장부하 모드 판정부(30)에서 결정된 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시켜 지령하는 제어를 한다.

예를 들어, 상기 제어부(40)는 전장부하 모드 판정부(30)로부터 PTC 히터의 작동모드가 저부하모드인 일반모드로 결정된 신호를 수신하면 일반모드 맵(31)으로부터 일반모드시의 타켓 LDC 전압을 추출하여 지령하고, 중부하모드로 결정된 신호를 수신하면 중부하모드 맵(32)으로부터 중부하모드시의 타켓 LDC 전압을 추출하여 지령하며, 고부하모드로 결정된 신호를 수신하면 고부하모드 맵(33)으로부터 고부하모드시의 타켓 LDC 전압을 추출하여 지령한다.

이때, 상기 제어부(40)에서 지령되는 일반모드시의 타켓 LDC 전압이 가장 낮고, 중부하모드시의 타켓 LDC 전압이 보다 높으며, 고부하모드시의 타켓 LDC 전압이 가장 높다.

따라서, 종래에 PTC 히터의 최대소모파워만을 고려하여 PTC 히터의 작동모드를 고부하 모드로 선택하는 것과 달리, 일반모드시 및 중부하모드시에 보다 낮게 타켓 LDC 전압을 가변시킴으로써, LDC 전압의 전원인 메인배터리의 소모파워를 줄여서 연비 향상을 도모할 수 있다.

또한, PTC 히터의 작동모드 중 일반모드시 및 중부하모드시에 LDC 전압이 낮게 지령됨에 따라, 보조배터리 전원으로도 충분히 PTC 히터에 전력을 공급할 수 있고, 고부하모드에 비하여 낮게 설정되는 일반모드 및 중부하모드시의 LDC 전압에 의하여 보조배터리 충전이 원활하게 이루어질 수 있다.

한편, 상기 제어부(40)의 출력단에는 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시키는 속도를 제어하는 전압가변 제어부(50)가 구성된다.

상기 전압가변 제어부(50)는 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압이 가변되는 속도를 시간에 따라 완만하게 조절하여, LDC 전압이 급변하는 것을 방지하는 역할을 한다.

예를 들어, PTC 히터의 작동모드가 일반모드에서 고부하모드로 전환되어, 타켓 LDC 전압이 급격하게 증가하면, 보조배터리를 전원으로 하는 램프류 등과 같은 전장부하가 켜져 있는 상황이라면 램프의 밝기가 순간적으로 변하게 되는 문제가 발생할 수 있다.

이에, 상기 전압가변 제어부(50)에서 PTC 히터의 작동모드별로 지령되는 타켓 LDC 전압 간의 가변 속도(예를 들어, PTC 히터의 작동모드가 일반모드에서 고부하모드로 전환되어 타켓 LDC 전압이 급격하게 증가될 때의 속도)를 시간에 따라 완만하게 조절해줌으로써, LDC 전압이 급변하는 것을 방지하는 동시에 램프류의 밝기가 순간적으로 변하는 문제점을 해소할 수 있다.

여기서, 상기한 구성을 기반으로 하는 본 발명의 하이브리드 차량용 PTC 히터 제어 방법에 대한 일 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 PTC 히터의 현재 작동단수 판단부(10)에서 PTC 히터가 온된 상태 및 현재 작동단수(예를 들어, 1단, 2단, 3단)를 감지하여 그 신호를 전장부하 모드 판정부(30)로 입력한다.

이와 동시에, 상기 PTC 히터의 주변온도 감지부(20)에서 엔진 냉각수온을 감지하여 그 신호를 전장부하 모드 판정부(30)로 입력한다.

이어서, 상기 전장부하 모드 판정부(30)에서 PTC 히터의 현재 작동단수와 엔진 냉각수온을 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 결정하되, PTC 히터의 작동모드를 저부하모드인 일반모드와, 중부하모드와, 고부하모드 중 하나로 결정한다.

이렇게 상기 전장부하 모드 판정부(30)에서 결정된 PTC 히터의 작동모드가 제어부(40)에 입력되면, 제어부(40)는 전장부하 모드 판정부(30)에서 결정된 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시켜 지령하는 제어를 한다.

예를 들어, 도 3에서 보듯이 PTC 히터 작동단수가 1단이고 엔진 냉각수온이 -10℃ 이면, 난방을 위한 PTC 히터 작동이 보다 빠르게 진행되도록 전장부하 모드 판정부(30)에서 PTC 히터의 작동모드를 중부하모드로 결정하고, 제어부(40)에서 중부하모드 맵(32)으로부터 중부하모드시의 타켓 LDC 전압을 추출하여 지령한다.

또한, 도 3에서 보듯이 PTC 히터 작동단수가 3단 이상이면, PTC 히터가 최대 소모파워를 요구하므로, 전장부하 모드 판정부(30)에서 PTC 히터의 작동모드를 보조배터리 전원을 최대로 소모하는 고부하모드로 결정하고, 제어부(40)에서 고부하모드 맵(33)으로부터 고부하모드시의 타켓 LDC 전압을 추출하여 지령한다.

반면, PTC 히터 작동단수가 1단이고 엔진 냉각수온이 10℃ 또는 20℃ 이면, 난방을 위한 공기가 엔진 냉각수와 열교환하여 데워질 수 있으므로, 전장부하 모드 판정부(30)에서 PTC 히터의 작동모드를 일반모드(저부하모드)로 결정하고, 제어부(40)에서 일반모드 맵(31)으로부터 일반모드시의 타켓 LDC 전압을 추출하여 지령한다.

이때, 상기 제어부(40)에서 지령되는 타켓 LDC 전압 크기는 고부하모드 > 중부하모드 > 일반모드 순으로 작은 값을 갖는다.

따라서, 하이브리드 차량의 PTC 히터가 온되었을 때, PTC 히터의 최대소모파워만을 고려하여 PTC 히터의 작동모드를 고부하 모드로 선택하던 종래와 달리, PTC 히터 작동단수와 엔진 냉각수온을 고려하여 PTC 히터의 작동모드를 일반모드/중부하모드/고부하모드로 가변시킴과 함께, 일반모드시 및 중부하모드시에 고부하모드에 비하여 타켓 LDC 전압을 낮게 가변시킴으로써, LDC 전압의 전원인 메인배터리의 소모파워를 줄여서 연비 향상을 도모할 수 있다.

한편, 상기 전압가변 제어부(50)에서 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압이 가변되는 속도를 시간에 따라 완만하게 조절하여, LDC 전압이 급변하는 것을 방지할 수 있다.

즉, 상기 전압가변 제어부(50)에서 PTC 히터의 작동모드별로 지령되는 타켓 LDC 전압 간의 가변 속도(예를 들어, PTC 히터의 작동모드가 일반모드에서 고부하모드로 전환되어 타켓 LDC 전압이 급격하게 증가될 때의 속도)를 시간에 따라 완만하게 조절해줌으로써, LDC 전압이 급변하는 것을 방지하는 동시에 램프류의 밝기가 순간적으로 변하는 문제점을 해소할 수 있다.

10 : PTC 히터의 현재 작동단수 판단부
20 : PTC 히터의 주변온도 감지부
30 : 전장부하 모드 판정부
31 : 일반모드 맵
32 : 중부하모드 맵
33 : 고부하모드 맵
40 : 제어부
50 : 전압가변 제어부

Claims (8)

1. PTC 히터의 현재 작동단수 판단부와;
   PTC 히터의 주변온도 감지부와;
   상기 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 결정하는 전장부하 모드 판정부와;
   상기 전장부하 모드 판정부에서 결정된 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시켜 지령하는 제어부;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부의 출력단에 연결되어, PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시키는 속도를 제어하는 전압가변 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 PTC 히터의 주변온도 감지부는 엔진 냉각수온, 외기온, 난방설정 온도 중 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전장부하 모드 판정부는 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 저부하모드인 일반모드와, 중부하모드와, 고부하모드 중 하나로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 장치.
   
5. PTC 히터의 현재 작동단수 판단 단계와;
   PTC 히터의 주변온도 감지 단계와;
   상기 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, PTC 히터의 작동모드를 결정하는 단계와;
   결정된 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시켜 지령하는 단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 PTC 히터의 작동모드별로 타켓 LDC 전압을 가변시키는 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 방법.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 PTC 히터의 주변온도 감지 단계에서, 엔진 냉각수온, 외기온, 난방설정 온도 중 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 방법.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 PTC 히터의 작동모드는 PTC 히터의 현재 작동단수와 주변온도를 기반으로, 저부하모드인 일반모드와, 중부하모드와, 고부하모드 중 하나로 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 PTC 히터 제어 방법.

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