KR101816432B1 - 에어컨 컴프레서의 제어 방법 - Google Patents

에어컨 컴프레서의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어컨 컴프레서의 최저 윤활 요구 회전수 이하로 구동하여 저속 구동 시간 면적이 저속 구동 제한 면적을 초과하면 최저 윤활 요구 회전수 이상으로 구동하도록 에어컨 컴프레서의 동작 회전수를 제어함으로써 전력 소모를 저감시키고, 안정적으로 온도를 제어할 수 있는 에어컨 컴프레서의 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 방법은 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 경우, 상기 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 제 1 회전수로 제 1 시간 동안 상기 에어컨 컴프레서를 하향 구동하는 단계 및 상기 제 1 시간의 경과 이후, 상기 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 상기 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 경우, 상기 에어컨 컴프레서를 상기 최저 윤활 요구 회전수로 제 2 시간 동안 상향 구동하는 단계를 포함한다.

Description

에어컨 컴프레서의 제어 방법{Method for controlling Air-conditioner compressor}
본 발명은 에어컨 컴프레서의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어컨 컴프레서의 동작 부하를 저감시키는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 공조시스템의 목적은 쾌적한 실내조건을 유지하여 운전자와 승객의 승차감 향상을 위한 것이다. 이러한 자동차 실내 공조시스템은 사용자의 에어컨(A/C) 공조스위치 조작에 의해 블로어(blower)와 연계되어 A/C 컴프레서를 ECU가 작동시킴으로써 고온의 여름이나 실내의 습도조절이 필요한 경우에 A/C 컴프레서를 사용하게 된다. 상기 A/C 컴프레서의 작동은 사용자의 조작에 의해 이루어지는 것이 원칙이나, FATC(Full Auto Temperature Control)시스템이 장착된 차량에서는 사용자가 설정한 온도조건에 해당하는 경우에 한해 A/C 컴프레서가 작동되어 실내온도를 조절하게 된다.
현재 A/C 컴프레서의 작동은 운전자나 승객의 A/C 스위치 작동이나 전면유리 습기제거 모드로 작동될 경우에 엔진의 운전조건에 관계없이 냉매 압력조건만 맞으면 ECU가 A/C 컴프레서를 인게이지(engage)시켜 컴프레서를 통해 A/C 냉매를 압축하게 된다. 이때 엔진이 일정 회전수를 유지하기 위해서는 일정 연료량의 인젝션이 필요하므로 연비가 나빠질 수 있다.
즉, 실차에서 엔진의 난기운전 후 A/C 컴프레서를 아이들 회전영역에서 작동시키면, A/C 컴프레서가 엔진에 인게이지(engage)되지 않았을 경우보다 연비가 60% 더 들어가는 상황이 발생한다. 이러한 경우는 엔진이 아이들 회전영역에서 작동할 경우를 가정한 것으로서, 엔진이 일반 주행조건하에서는 상대적으로 A/C 컴프레서가 전체 분사된 연료량에서 차지하는 비율은 줄어들 것이다. 그러나, 여름철에 교통체중이 심한 도시주행인 경우에는 A/C 온/오프에 따른 연비의 차가 많을 것이다.
[특허문헌]한국공개특허 2005-0057850호.
본 발명은 에어컨 컴프레서의 최저 윤활 요구 회전수 이하로 구동하여 저속 구동 시간 면적이 저속 구동 제한 면적을 초과하면 최저 윤활 요구 회전수 이상으로 구동하도록 에어컨 컴프레서의 동작 회전수를 제어함으로써 전력 소모를 저감시키고, 안정적으로 온도를 제어할 수 있는 에어컨 컴프레서의 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 방법은 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 경우, 상기 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 제 1 회전수로 제 1 시간 동안 상기 에어컨 컴프레서를 하향 구동하는 단계 및 상기 제 1 시간의 경과 이후, 상기 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 상기 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 경우, 상기 에어컨 컴프레서를 상기 최저 윤활 요구 회전수로 제 2 시간 동안 상향 구동하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수는 엔진의 운전조건과 관련하여 요구된 냉매의 압력, 블로어(blower) 속도 또는 차량의 속도에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 최저 윤활 요구 회전수는 상기 에어컨 컴프레서를 장시간 동안 연속 구동한 경우에 오일의 윤활에 문제가 발생하지 않는 에어컨 컴프레서의 회전수일 수 있다.
또한, 상기 제 1 시간은 외기온 및 상기 제 1 회전수와 상기 최저 윤활 요구 회전수의 차이에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 에어컨 컴프레서를 하향 구동하는 단계는 외기온이 제 1 온도 이상인 경우에 수행될 수 있다.
또한, 상기 상향 구동하는 단계 이후, 상기 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 상기 최저 윤활 요구 회전수보다 큰 경우, 상기 제 2 시간 이후에 상기 윤활 요구 회전수로 상기 에어컨 컴프레서를 구동할 수 있다.
또한, 상기 에어컨 컴프레서를 상기 최저 윤활 요구 회전수로 제 2 시간 동안 상향 구동하는 단계에서, 차량 실내로 유입되는 외부공기의 유입량 또는 히터의 사용 조건이 보정될 수 있다.
본 기술은 에어컨 컴프레서의 동작 회전수를 제어함으로써 전력 소모를 저감시키는 기술이다.
아울러, 본 기술은 안정적으로 온도를 제어할 수 있는 에어컨 컴프레서의 제어 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 방법을 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 장치가 시간과 에어컨 컴프레서의 회전수에 따라 동작하는 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 최저 윤활 요구 회전수 이하로 구동을 허용하되, 저속 구동 시간 면적이 저속 구동 시간 면적의 제한값을 초과하면 최저 윤활 요구 회전수 이상으로 구동하여 에어컨 컴프레서의 섭동부위에 윤활을 회복시킨다.
본 발명의 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 윤활 상향 판단부(10), 윤활 상향 제어부(20), 컴프레서 회전수 제어부(30)를 포함한다.
윤활 상향 판단부(10)는 에어컨 컴프레서가 저속으로 구동된 시간 면적 값을 계산하고, 저속으로 구동된 시간 면적 값이 저속으로 구동된 시간 면적의 제한값(설정값)과 비교될 수 있도록 한다.
윤활 상향 제어부(20)는 에어컨 컴프레서의 구동 회전수를 최저 윤활 요구 회전수만큼 상향 제어하고, 상향 제어된 시간을 허용값(외기온도 별 설정값)과 비교한다.
여기서, 상향 제어된 시간이 허용값을 초과하면, 에어컨 컴프레서의 구동 회전수의 상향제어를 종료한다.
컴프레서 회전수 제어부(30)는 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어 시 에어컨 컴프레서의 회전 수의 상승으로 인한 온도 하강을 방지하고, PTC 히터의 사용을 방지하기 위하여 온도 조절 도어(TEMP Control Door 또는 TEMP Door)를 제어하고, PTC 히터의 사용을 억제하는 제어를 실시한다.
여기서, 온도 조절 도어 및 PTC 히터(Positive Temperature Coefficient heater)는 전기발열체 소자로써, 예를 들면, 티탄산바륨계(BaTiO3계)와 같이 특정 온도 이상에서 급격한 저항값이 증가를 나타내는 저항체에 전기를 통하여 발열시키면, 자신의 저항치가 증가를 제한하여 외기의 온도나 전원의 변동에도 불구하고 그 온도는 거의 일정하게 된다. 발열체, 온도와 전력 콘트롤러의 세 가지 작용을 겸비하고 과열의 걱정이 없는 자기제어히터로서, 에어컨, 드라이어, 보온기, 난방기 등에 널리 응용되고 있다.
이러한 본 발명에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 전력소모를 저감시키고, 안정적으로 온도를 제어하며, 에어컨 컴프레서의 쾌적성을 개선하는 효과를 갖는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 방법을 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어가 오프되고, 윤활 상향 제어를 위한 시간이 0이며, 저속으로 구동된 시간 면적이 0인 경우, 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수를 계산한다(S11~S13).
여기서, 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수는 차량의 엔진의 운전조건과 관련하여 요구된 냉매의 압력, 블로어(blower) 속도 또는 차량의 속도에 의해 결정될 수 있다.
다음으로, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어 여부를 판단한다(S15).
다음으로, 에어컨 컴프레서의 제어 장치가 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어를 위해 온하는 경우에 PTC 히터의 사용을 억제하고, 온도 조절 도어의 보정값을 제어함으로써 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어 시간(△t)을 제어한다(S17).
여기서, 온도 조절 도어의 보정값을 제어하는 이유는 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어를 위해 온하는 경우에 차량 내 온도가 감소하는 것을 방지하기 위한 것이고, 윤활 상향 제어부가 에어컨 컴프레서의 윤활 상향을 제어하여 에어컨 컴프레서의 회전수(rpm)를 일시적으로 상승시키고, 에어컨 컴프레서의 회전수가 일시적인 상승 이후 감소하게 되면 차량 내 온도는 다시 상승하기 때문에 PTC 히터의 사용을 억제하도록 한다.
다음에는, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 윤활 상향의 제어 시간과 윤활 상향 제어 시간의 허용값(제한값)을 비교한다(S19).
다음으로, 윤활 상향 제어 시간이 윤활 상향 제어 시간의 허용값보다 크거나 같은 경우에, 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어를 오프하고, 윤활 상향 제어를 위한 시간을 0으로 리셋한다(S21). 추가적으로, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 윤활 상향 제어를 위한 시간을 0으로 리셋한 이후, 온도 조절 도어 보정값을 0으로 제어하고, PTC 히터를 사용할 수 있다.
그러나, S15단계에서, 에어컨 컴프레서의 제어 장치가 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어를 오프하는 경우에 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수와 에어컨 컴프레서의 최저 윤활 요구 회전수(최저 윤활 필요 회전수)를 비교한다(S23).
다음에는, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 에어컨 컴프레서의 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 경우에 에어컨 컴프레서가 저속으로 구동된 시간의 면적을 계산한다(S25).
예를 들어, 에어컨 컴프레서의 저속으로 구동된 시간의 면적을 계산하는 방법은 에어컨 컴프레서의 최저 윤활요구 회전수(예를 들어, 1000rpm)에서 실제 윤활 구동 회전수(예를 들어, 800rpm)를 뺀 값에서 시간(예를 들어, 10분)을 곱한 값으로 계산될 수 있다.
다음으로, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서가 저속으로 구동된 시간의 면적을 에어컨 컴프레서가 저속으로 구동된 시간의 면적의 허용값과 비교한다(S27).
다음에는, 에어컨 컴프레서가 저속으로 구동된 시간의 면적이 에어컨 컴프레서가 저속으로 구동된 시간의 면적의 허용값보다 크거나 같으면, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어를 온 시키고, 에어컨 컴프레서가 저속으로 구동된 시간의 면적을 0으로 리셋한다(S29).
다음으로, S21 단계 이후에 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어 여부를 다시 판단한다(S31).
다음으로, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 현재의 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어가 온 상태이면, 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수를 적용하고, 현재의 에어컨 컴프레서의 윤활 상향 제어가 오프 상태이면, 에어컨 컴프레서의 윤활 최소 회전수를 적용한다(S33~S35).
다음에는, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수와 에어컨 컴프레서의 윤활 최소 회전수를 비교한다(S37).
다음으로, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 에어컨 컴프레서의 윤활 최소 회전수보다 작으면, 에어컨 컴프레서의 윤활 최소 회전수를 적용하고, 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 에어컨 컴프레서의 윤활 최소 회전수보다 크면, 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수를 적용한다(S39~S41).
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에어컨 컴프레서의 제어 장치가 시간과 에어컨 컴프레서의 회전수에 따라 동작하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 에어컨 컴프레서의 제어 장치가 시간(t)과 회전수(rpm)에 따라 동작하는 방법을 설명한다.
즉, 에어컨 컴프레서는 최저 윤활 요구 회전수(A)와 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수(B)를 비교하여 에어컨 컴프레서의 윤활 구동 회전수(C)를 도 3과 같이 제어하는 기술이다.
구체적으로, 본 발명의 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 최저 윤활 요구 회전수(A)가 1000rpm이라고 가정하고, 최저 윤활 요구 회전수(A) 이하로 구동을 허용하되, 저속 구동 시간 면적(D)이 저속 구동 시간 면적의 제한값(설정된 제한값)을 초과하면 최저 윤활 요구 회전수(A) 이상으로 구동하여 에어컨 컴프레서의 섭동부위에 윤활을 회복시킬 수 있다.
즉, 에어컨 컴프레셔의 윤활 요구 회전수(B)가 최저 윤활 요구 회전수(A)보다 작은 경우, 윤활 요구 회전수(B)보다 작은 제 1 회전수(E)로 제 1 시간(F)동안 에어컨 컴프레셔를 하향 구동하고, 제 1 시간(F)이 경과한 이후, 에어컨 컴프레셔의 윤활 요구 회전수(B)가 최저 윤활 요구 회전수(A)보다 작은 경우, 에어컨 컴프레셔를 윤활 요구 회전수(B)로 제 2 시간(G)동안 상향 구동할 수 있다.
여기서, 제 1 시간은 외기온 및 제 1 회전수(E)와 최저 윤활 요구 회전수(A)의 차이에 의해 결정될 수 있고, 에어컨 컴프레서를 하향 구동하는 단계는 외기온이 제 1 온도 이상인 경우에 수행될 수 있다.
에어컨 컴프레서의 제어 장치는 상향 구동하는 단계 이후, 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수(B)가 최저 윤활 요구 회전수(A)보다 큰 경우, 제 2 시간(G) 이후에 윤활 요구 회전수(B)로 에어컨 컴프레서를 구동시킨다.
아울러, 에어컨 컴프레서의 제어 장치는 에어컨 컴프레서를 최저 윤활 요구 회전수(A)로 제 2 시간(G)동안 상향 구동하는 단계에서, 차량의 실내로 유입되는 외부공기의 유입량 또는 히터의 사용 조건이 보정시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 에어컨 컴프레서의 동작 회전수를 제어함으로써 전력 소모를 저감시키는 기술이다.
아울러, 본 기술은 안정적으로 온도를 제어할 수 있는 에어컨 컴프레서의 제어 장치를 제공한다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (7)

  1. 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 경우, 상기 최저 윤활 요구 회전수와 윤활 요구 회전수 사이에 제 1 회전수로 제 1 시간 동안 상기 에어컨 컴프레서를 하향 구동하는 단계; 및
    상기 제 1 시간의 경과 이후, 상기 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 상기 최저 윤활 요구 회전수보다 작은 경우, 상기 에어컨 컴프레서를 상기 최저 윤활 요구 회전수로 제 2 시간 동안 상향 구동하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨 컴프레서의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수는 엔진의 운전조건과 관련하여 요구된 냉매의 압력, 블로어(blower) 속도 또는 차량의 속도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 에어컨 컴프레서의 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 최저 윤활 요구 회전수는 상기 에어컨 컴프레서를 장시간 동안 연속 구동한 경우에 오일의 윤활에 문제가 발생하지 않는 에어컨 컴프레서의 회전수인 것을 특징으로 하는 에어컨 컴프레서의 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 시간은 외기온 및 상기 제 1 회전수와 상기 최저 윤활 요구 회전수의 차이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 에어컨 컴프레서의 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어컨 컴프레서를 하향 구동하는 단계는
    외기온이 제 1 온도 이상인 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 에어컨 컴프레서의 제어 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 상향 구동하는 단계 이후,
    상기 에어컨 컴프레서의 윤활 요구 회전수가 상기 최저 윤활 요구 회전수보다 큰 경우, 상기 제 2 시간 이후에 상기 윤활 요구 회전수로 상기 에어컨 컴프레서를 구동하는 것을 특징으로 하는 에어컨 컴프레서의 제어 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어컨 컴프레서를 상기 최저 윤활 요구 회전수로 제 2 시간 동안 상향 구동하는 단계에서,
    차량 실내로 유입되는 외부공기의 유입량 또는 히터의 사용 조건이 보정되는 것을 특징으로 하는 에어컨 컴프레서의 제어 방법.
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