KR101766369B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, "일사부하"에 따른 차실내의 온도변화를 온도조절도어와 증발기의 제어를 통해 보상하되, 이들의 제어시점을 차등화하고, 차등화된 온도조절도어와 증발기의 제어시점을 통해 압축기의 부하를 최소화시킬 수 있으며, 압축기의 부하를 최소화시킴에 따라 연비 향상의 효과를 기대할 수 있는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 공조장치는, 냉기통로로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기와, 냉기통로의 개도량을 조절하는 온도조절도어를 포함하며, 증발기의 온도는 압축기의 회전수에 반비례하는 차량용 공조장치에 있어서, 일사부하의 증감(增減)에 따라 증발기의 온도와 온도조절도어의 개도량을 제어하되, 증발기의 온도제어와 온도조절도어의 개도량 제어를 시간 간격을 두고 순차적으로 수행하는 제어부를 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, "일사부하"에 따른 차실내의 온도변화를 온도조절도어와 증발기의 제어를 통해 보상하되, 이들의 제어시점을 차등화하고, 차등화된 온도조절도어와 증발기의 제어시점을 통해 압축기의 부하를 최소화시킬 수 있으며, 압축기의 부하를 최소화시킴에 따라 연비 향상의 효과를 기대할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
자동차는 차실내의 온도를 조절하기 위한 공조장치를 갖추고 있다. 공조장치는 겨울철에는 온기를 발생시켜 차실내를 따뜻하게 유지시키고, 여름철에는 냉기를 발생시켜 차실내를 시원하게 유지시킨다.
이러한 공조장치는, 최근 들어, 외부의 조건에 따라 차실내의 온도를 자동으로 조절하는 자동제어방식으로 개선되고 있다.
자동제어방식 공조장치는, 차량의 외기 온도와 습도, 차량의 내기 온도와 습도, 일사부하 등을 감지한 다음, 감지된 각각의 데이터에 따라 차실내의 온도를 자동으로 조절한다. 따라서, 차실내의 온도를 항상 쾌적하게 유지시킨다.
한편, 이러한 공조장치는, 엔진에 큰 부하로 작용하므로, 차량의 연비를 낮추는 원인이 된다. 따라서, 엔진의 부하를 최소화할 수 있도록 설계 및 제조하여 차량의 연비를 높여주는 것이 중요한 과제로 되어 있다.
특히, 자동제어방식 공조장치(이하, "공조장치"라 약칭함)의 경우에는, 외기 조건에 따라 차실내의 온도를 자동으로 조절하는 구조이므로, 자칫, 외기 조건에 비해 불필요하게 작동하여 차량의 연비를 저하시키는 경우가 있다.
예를 들면, 외기온도에 비해 차실내를 과도하게 냉방하여 차량의 연비를 떨어뜨리는 경우가 있다. 따라서, 외기 조건에 따라 정밀하게 제어될 수 있도록 설계 및 제조하여 차량의 연비를 높여주는 것이 중요한 과제로 되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 제어구조와 제어순서 등을 개선함으로써, 외기 조건에 따라 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 외기 조건에 따라 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있도록 구성함으로써, 차실내의 불필요한 냉방을 방지하고, 이로써, 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치는, 냉기통로로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기와, 상기 냉기통로의 개도량을 조절하는 온도조절도어를 포함하며, 상기 증발기의 온도는 압축기의 회전수에 반비례하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 일사부하의 증감(增減)에 따라 상기 증발기의 온도와 상기 온도조절도어의 개도량을 제어하되, 상기 증발기의 온도제어와 상기 온도조절도어의 개도량 제어를 시간 간격을 두고 순차적으로 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 일사부하의 증가 시에는, 상기 냉기통로의 개도량이 증가되고 상기 증발기의 온도가 낮아질 수 있도록 상기 온도조절도어와 증발기를 제어하되, 상기 증발기를 상기 온도조절도어보다 나중에 제어하여 상기 압축기의 회전수 증가를 지연시키고, 상기 일사부하의 감소 시에는, 상기 냉기통로의 개도량이 감소되고 상기 증발기의 온도가 높아질 수 있도록 상기 온도조절도어와 증발기를 제어하되, 상기 증발기를 상기 온도조절도어보다 먼저 제어하여 상기 압축기의 회전수 감소를 조기에 단축시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 일사부하의 증가 시에, 상기 온도조절도어를 1차적으로 제어한 후, 차실내의 온도가 미리 내장된 목표실내온도 이하로 낮아지지 않을 시에 상기 증발기를 2차적으로 제어하여 상기 증발기의 온도를 낮춰주고; 상기 일사부하의 감소 시에, 상기 증발기를 1차적으로 제어한 후, 차실내의 온도가 미리 내장된 목표실내온도로 높아지지 않을 시에 상기 온도조절도어를 2차적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 일사부하의 증가 시에, 상기 온도조절도어를 1차적으로 제어한 후, 상기 일사부하가 감소되면, 상기 냉기통로를 닫아주는 방향으로 상기 온도조절도어를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, "일사부하"의 증감(增減)에 따른 차실내의 온도변화를, 온도조절도어와 증발기의 제어를 통해 보상하는 구조이므로, 차실내의 온도를 "일사부하"에 관계없이 항상 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, "일사부하"에 따른 차실내의 온도변화를 온도조절도어와 증발기의 제어를 통해 보상하되, 이들의 제어시점을 차등화하는 구조이므로, 외기 조건에 따라 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 차실내의 불필요한 냉방을 방지하고, 이로써, 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 온도조절도어와 증발기의 제어시점을 차등화시키되, 압축기의 부하를 최소화시키는 방향으로 차등화하는 구조이므로, 엔진의 부하를 줄여줄 수 있고, 따라서, 차량의 연비를 현저하게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 1을 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.
차량용 공조장치는, 공조케이스(10)를 구비하며, 공조케이스(10)의 내부통로(10a)에는 블로어(12)와 증발기(14)와 히터코어(16)와 온도조절도어(18)가 설치된다.
블로어(12)는 내,외기를 흡입하여 공조케이스(10)의 내부통로(10a)로 송풍한다.
증발기(14)는 블로어(12)로부터 송풍되는 공기를 냉각시켜 차실내로 공급한다. 따라서, 차실내를 냉방한다. 여기서, 증발기(14)의 온도는 압축기(20)의 회전수에 반비례한다. 따라서, 압축기(20)의 회전수가 증가하면 증발기(14)의 온도가 낮아지고, 압축기(20)의 회전수가 감소하면 증발기(14)의 온도가 높아진다.
히터코어(16)는 블로어(12)로부터 송풍되는 공기를 가열하여 차실내로 공급한다. 따라서, 차실내를 난방한다.
온도조절도어(18)는, 냉기통로(18a)와 온기통로(18b)의 개도량을 조절한다. 따라서, 차실내로 공급되는 냉,온기의 풍량을 조절한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 1을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 공조장치는, 차실외측의 일사부하를 감지하는 일사부하 감지수단(30)을 구비한다.
일사부하 감지수단(30)은, 차외측부분에 설치되는 일사센서로 구성되며, 차량에 가해지는 일사부하를 감지한다.
그리고 본 발명의 공조장치는, 일사부하 감지수단(30)으로부터 입력된 일사부하에 따라 증발기(14)와 온도조절도어(18)를 제어하는 제어부(40)를 구비한다.
제어부(40)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 일사부하 감지수단(30)에서 "일사부하"가 입력되면, 입력된 일사부하가 미리 설정된 "기준일사부하" 이상인지를 비교한다.
비교 결과, "기준일사부하" 이상이면, "일사부하"의 증가로 인해 차실내의 온도가 급격하게 상승되는 것으로 판단하여 온도조절도어(18)와 증발기(14)를 제어한다.
특히, 온도조절도어(18)를 제어하여 공조케이스(10)의 냉기통로(18a)를 최대로 개방하고, 압축기(20)의 회전수를 증가시켜 증발기(14)의 온도를 낮춰준다. 따라서, 차실내로 송풍되는 냉기량을 증가시키고, 차실내로 송풍되는 냉기의 온도를 낮춰준다. 이로써, 일사량 증가에 따른 차실내의 온도상승을 보상해준다.
한편, 이러한 제어부(40)는, "일사부하"의 증가 시에, 온도조절도어(18)와 증발기(14)를 제어하되, 이들 온도조절도어(18)와 증발기(14)가 순차적으로 작동될 수 있도록 제어한다.
즉, "일사부하"가 증가할 경우, 먼저 온도조절도어(18)를 제어하여 냉기통로(18a)를 최대로 개방한 다음, 나중에 압축기(20)를 제어하여 증발기(14)의 온도를 낮춰주도록 구성된다.
이렇게 구성한 이유는, 압축기(20)의 작동을 가능한 한 지연시켜 엔진(50)의 부하를 줄여주기 위함이며, 이는, 엔진(50)의 부하를 줄여줌으로써, 차량의 연비를 향상시키기 위함이다.
바람직하기로는, 제어부(40)가 온도조절도어(18)를 우선적으로 제어한 다음, 미리 내장된 "목표실내온도"를 기준으로 증발기(14)의 제어시점을 조절하는 것이 좋다.
즉, 제어부(40)는, 온도조절도어(18)를 1차적으로 제어하여 차실내로 송풍되는 냉기량을 증가시킨다. 그리고 나서, 차실내의 온도가 "목표실내온도" 이하로 낮아지지 않으면, 그때서야 압축기(20)를 2차적으로 제어하여 증발기(14)의 온도를 낮춰주도록 구성된다.
이렇게 구성한 이유는, 온도조절도어(18)의 제어를 통해서 차실내의 온도를 낮춘 다음에도 차실내의 온도가 "목표실내온도" 이하로 낮아지지 않으면, 그때서야 비로소 증발기(14)를 제어하여 차실내의 온도를 "목표토출온도" 이하로 낮추기 위함이다.
이는, 압축기(20)의 작동을 최대한 지연시킴으로써, 차실내의 과도한 냉방을 방지하고, 엔진(50)의 부하를 최대한 줄여주기 위함이다. 이로써, 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
한편, 제어부(40)는, 차실내 온도감지센서(60)로부터 입력된 차실내 온도와 미리 내장된 "목표실내온도"를 비교하고, 비교된 결과에 따라 증발기(14)의 제어시점을 판단하도록 구성된다.
다시, 도 1을 참조하면, 상기 제어부(40)는, 일사부하의 증가에 따라 온도조절도어(18)와 증발기(14)를 모두 제어한 상태에서, 일사부하 감지수단(30)에서 입력된 "일사부하"가 "기준일사부하" 보다 낮아지면, 낮아진 "일사부하"에 맞춰서 온도조절도어(18)와 증발기(14)를 다시 제어한다.
즉, 일사부하 감지수단(30)에서 입력된 "일사부하"가 "기준일사부하" 미만이면, 온도조절도어(18)를 제어하여 냉기통로(18a)의 개도량을 감소시키고, 압축기(20)의 회전수를 감소시켜 증발기(14)의 온도를 높여준다.
따라서, 차실내로 도입되는 냉기량을 감소시키고, 차실내로 도입되는 냉기의 온도를 높여준다. 이로써, 일사량 감소에 따른 차실내의 온도 하강에 대응하여 차실내의 온도를 재조정한다.
한편, 이러한 제어부(40)는, "일사부하"의 감소 시에, 온도조절도어(18)와 증발기(14)를 제어하되, 이들 온도조절도어(18)와 증발기(14)가 순차적으로 작동될 수 있도록 제어한다.
즉, "일사부하"가 감소될 경우, 먼저 압축기(20)의 회전수를 줄여서 증발기(14)의 온도를 높여준 다음, 나중에 온도조절도어(18)를 제어하여 냉기통로(18a)를 닫아주는 방향으로 회전시킨다.
이렇게 구성한 이유는, 압축기(20)의 "회전수 감소 시점"을 최대한 앞당기기 위함이고, 이는, 엔진(50)의 "부하 감소 시점"을 최대한 앞당기기 위함이며, 이는, 차량의 연비를 향상시키기 위함이다.
한편, 제어부(40)는, 증발기(14)의 압축기(20)를 우선적으로 제어한 다음, 미리 내장된 "목표실내온도"를 기준으로 온도조절도어(18)의 제어시점을 조절하는 것이 좋다.
즉, 제어부(40)는, 증발기(14)의 압축기(20)를 1차적으로 제어하여 차실내로 송풍되는 냉기의 온도를 높인 다음, 그래도 차실내의 온도가 "목표실내온도"로 높아지지지 않으면, 그때서야 온도조절도어(18)를 2차적으로 제어하여 차실내로 도입되는 냉기량을 감소시킨다. 이로써, 차실내의 온도가 "목표실내온도"에 도달할 수 있게 제어한다.
이렇게 구성한 이유는, 차실내의 온도가 "목표실내온도"에 도달하지 않는 한 가급적 다량의 냉기가 차실내로 도입될 수 있게 하기 위함이며, 이는, 차실내의 온도가 "목표실내온도"에 도달하기 전에 차실내로 송풍되는 냉기량을 줄이면 차실내의 쾌적성이 저하될 수 있기 때문이다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 에어컨이 온(ON)된 상태에서(S101), 차실외측의 "일사부하"가 "기준일사부하" 이상인지를 비교한다(S103).
비교 결과, "기준일사부하" 이상이면, "일사부하"의 증가로 인해 차실내의 온도가 급격하게 상승되는 것으로 판단하여 온도조절도어(18)를 1차적으로 제어한다. 특히, 온도조절도어(18)를 회전시켜 냉기통로(18a)를 최대 개방상태로 제어한다(S105).
그러면, 냉기통로(18a)가 최대로 개방되면서 다량의 냉기가 차실내로 유입되고, 이렇게 유입된 냉기는 차실내의 온도를 낮춰주면서 "일사부하"의 증가로 인한 차실내의 온도증가 현상을 보상해준다.
한편, 냉기통로(18a)가 최대로 개방된 상태에서, 제어부(40)는, 차실내의 온도가 "목표실내온도" 이하인지를 다시 비교한다(S107).
비교 결과, 차실내의 온도가 "목표실내온도" 이하이면, 상기 제어부(40)는, 차실내의 온도가 온도조절도어(18)의 제어만으로도 충분히 낮아진 것으로 판단하고, 증발기(14)의 제어를 유보한다.
그리고 제어부(40)는, 차실외측의 "일사부하"가 "기준일사부하" 미만인지를 다시 비교한다(S109).
비교 결과, "기준일사부하" 미만이면, "일사부하"가 감소되어 차실내의 온도가 낮아진 것으로 판단하여 온도조절도어(18)를 원래의 상태로 제어한다. 특히, 냉기통로(18a)를 닫아주는 방향으로 제어한다(S111).
그러면, 차실내로 송풍되는 냉기량이 감소되면서 차실내의 온도를 높여준다. 이로써, 일사량 감소에 따라 발생되는 차실내의 온도 변화에 대응하여 차실내의 온도가 재조정된다.
한편, (S107) 단계에서, 차실내의 온도가 "목표실내온도" 이하인지를 비교한 결과, 차실내의 온도가 "목표실내온도" 이하로 낮아지지 않으면(S107-1), 차실내의 온도가 "일사부하"의 증가로 인해 여전히 높은 것으로 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라 증발기(14)의 압축기(20)를 2차적으로 제어하여 증발기(14)의 온도를 낮춰준다(S113).
그러면, 차실내로 송풍되는 냉기의 온도가 급격하게 낮아지면서 차실내의 온도를 낮춰준다. 이로써, "일사부하"의 증가로 인한 차실내의 온도증가 현상이 완전히 보상되면서 차실내의 온도가 쾌적한 상태로 제어된다.
한편, 온도조절도어(18)와 증발기(14)가 모두 제어된 상태에서, 상기 제어부(40)는, 차실외측의 "일사부하"가 "기준일사부하" 미만인지를 다시 비교한다(S115).
비교 결과, "기준일사부하" 미만이면, "일사부하"가 감소되어 차실내의 온도가 낮아진 것으로 판단하여 증발기(14)의 압축기(20)를 1차적으로 제어한다. 특히, 압축기(20)의 회전수를 감소시켜 증발기(14)의 온도를 높여준다(S117).
그러면, 차실내로 도입되는 냉기의 온도가 높아진다. 이로써, 일사량 감소에 따른 차실내의 온도 하강에 대응하여 차실내의 온도가 재조정된다.
한편, 증발기(14)의 온도가 높아진 상태에서, 상기 제어부(40)는, 차실내의 온도가 "목표실내온도"에 도달하였는지를 다시 비교한다(S119).
비교 결과, 차실내의 온도가 "목표실내온도"에 도달하지 않았으면, 온도조절도어(18)를 2차적으로 제어한다. 특히, 냉기통로(18a)를 닫아주는 방향으로 온도조절도어(18)를 제어한다(S121).
그러면, 차실내로 송풍되는 냉기량이 감소되면서 차실내의 온도를 높여준다. 이로써, 일사량 감소에 따라 발생되는 차실내의 온도 변화에 대응하여 차실내의 온도가 재조정된다. 이로써, 차실내의 온도가 외부의 조건에 따라 항상 쾌적한 상태를 유지한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 공조장치에 의하면, "일사부하"의 증감(增減)에 따른 차실내의 온도변화를, 온도조절도어(18)와 증발기(14)의 제어를 통해 보상하는 구조이므로, 차실내의 온도를 "일사부하"에 관계없이 항상 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, "일사부하"에 따른 차실내의 온도변화를 온도조절도어(18)와 증발기(14)의 제어를 통해 보상하되, 이들의 제어시점을 차등화하는 구조이므로, 외기 조건에 따라 차실내의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 차실내의 불필요한 냉방을 방지하고, 이로써, 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 온도조절도어(18)와 증발기(14)의 제어시점을 차등화시키되, 압축기(20)의 부하를 최소화시키는 방향으로 차등화하는 구조이므로, 엔진(50)의 부하를 줄여줄 수 있고, 따라서, 차량의 연비를 현저하게 개선시킬 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: 공조케이스 10a: 내부통로
12: 블로어(Blower) 14: 증발기
16: 히터코어(Heater Core) 18: 온도조절도어
18a: 냉기통로 18b: 온기통로
20: 압축기 30: 일사부하 감지수단
40: 제어부 50: 엔진(Engine)
60: 차실내 온도감지센서

Claims (4)

  1. 냉기통로(18a)로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기(14)와, 상기 냉기통로(18a)의 개도량을 조절하는 온도조절도어(18)를 포함하며, 상기 증발기(14)의 온도는 압축기(20)의 회전수에 반비례하는 차량용 공조장치에 있어서,
    일사부하의 증감(增減)에 따라 상기 증발기(14)의 온도와 상기 온도조절도어(18)의 개도량을 제어하되, 상기 증발기(14)의 온도제어와 상기 온도조절도어(18)의 개도량 제어를 시간 간격을 두고 순차적으로 수행하는 제어부(40)를 포함하며;
    상기 제어부(40)는,
    상기 일사부하가 미리 설정된 기준일사부하 이상으로 증가 시에는, 상기 냉기통로(18a)의 개도량이 증가되고 상기 증발기(14)의 온도가 낮아질 수 있도록 상기 온도조절도어(18)와 증발기(14)를 제어하되, 상기 온도조절도어(18)를 1차로 제어하여 상기 냉기통로(18a)를 최대로 개방한 이후에, 차실내 온도와 목표실내온도를 비교하여 차실내 온도가 목표실내온도 이하가 아닌 경우에는 상기 증발기(14) 온도가 낮아질 수 있도록 상기 압축기(20)를 2차로 제어하고,
    상기 일사부하가 상기 기준일사부하 미만으로 감소 시에는, 상기 냉기통로(18a)의 개도량이 감소되고 상기 증발기(14)의 온도가 높아질 수 있도록 상기 온도조절도어(18)와 증발기(14)를 제어하되, 상기 증발기(14)의 압축기(20)를 1차로 제어하여 상기 증발기(14)의 온도를 높인 이후에, 차실내 온도와 목표실내온도를 비교하여 차실내 온도가 목표실내온도로 높아지지 않을 시에 상기 온도조절도어(18)를 2차로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(40)는,
    상기 일사부하의 증가 시에, 상기 온도조절도어(18)를 1차적으로 제어한 후, 상기 일사부하가 감소되면, 상기 냉기통로(18a)를 닫아주는 방향으로 상기 온도조절도어(18)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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