KR101842991B1 - 자동차용 공조 장치의 구동 방법 - Google Patents

자동차용 공조 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 상태정보를 검출하여 토크값을 연산하는 공조 ECU 및 연산된 토크값을 보상함으로써 엔진의 회전수를 제어하는 엔진 ECU로 구성되는 자동차용 공조 장치의 구동 방법이 개시된다. 이 제어방법은, 차량의 에어컨이 구동후 안정된 상태에서 공조 ECU가 송신하는 토크값에 근거하여 엔진 ECU가 보상하는 토크값을 학습치로 저장하는 단계와; 차량의 에어컨의 구동 시작 및 구동 종료를 검출하는 단계와; 학습치를 공조 ECU로 송신하는 단계와; 학습치와 공조 ECU의 토크값을 비교하는 단계 및; 상기 비교결과에 따라 공조 ECU가 송부하는 토크값을 조정하는 단계를 포함하여 구성된다. 에어컨의 온/오프시에 있어서의 엔진 회전수의 유동현상을 상시 자동적으로 안정화 시킬수 있으며, 토크량 보정을 과도하게 함에 따른 연료의 낭비를 방지함으로써 결과적으로 연비를 향상하는 효과가 있다.

Description

자동차용 공조 장치의 구동 방법{Control method of air conditioner for vehicle}
본 발명은 외부가변 압축기를 사용하는 차량에서의 자동차용 공조 장치의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 외부가변 압축기를 사용하는 차량에서 에어콘 작동시 엔진의 RPM의 유동을 안정화시키는 시스템을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
자동차의 공조장치에는 차량용 에어콘시스템의 구성요소로서 저온저압의 기상 냉매를 고온고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기가 사용되며, 일반적으로 사판식 압축기가 사용되고 있다.
이러한 사판식 압축기로는 고정 용량형 타입과 가변 용량형 타입이 있으며, 자동차 엔진의 회전력으로부터 동력을 전달받아 구동되는데, 고정 용량형 타입에는 전자 클러치가 구비되어 압축기의 구동을 제어한다. 그러나, 전자클러치가 구비된 압축기를 구동하거나 정지할 때에 엔진의 회전수(RPM)가 유동하는 현상이 발생하여 안정적인 차량운행을 방해하는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 클러치가 구비되지 않고, 엔진의 구동과 함께 항상 사판이 회전하며, 사판의 경사각을 변화시켜 냉매의 토출용량을 변화시킬 수 있는 가변용량형 압축기가 주로 사용되고 있다.
차량이 주행하거나 또는 아이들링할 때, 에어컨의 잦은 사용에 따라 가변용량형 압축기의 구동이 반복되고, 차량의 RPM이 바람직하지 않게 변화되는 소위 유동현상이 발생하고, 이는 차량의 원활한 주행을 방해하게 된다. 따라서, 엔진의 출력제어를 바람직하게 실시하기 위하여, 엔진을 구동원으로 하는 에어컨의 압축기를 구동하는데 필요한 압축기의 토크량을 파악하고, 차량의 엔진 제어유니트(Electronic Control Unit: 이하 “엔진 ECU"라 함)는 파악된 압축기 토크를 고려하여 엔진의 회전수(RMP)을 조절하게 되는 소위 토크량 보정을 행하게 된다.
이러한 토크량 보정은, ATC(Auto temperature Control) 또는 FATC(Full-Auto Temperature Control)와 같은 공조장치 제어유니트(이하 “공조 ECU"라 함)가 압축기에서 소요되는 토크값을 엔진 ECU로 송신하고, 엔진 ECU는 에어컨의 작동시마다 공조 ECU로부터 송신된 토크값만큼을 보상하여 안정된 RPM 제어를 행하는 방식으로 이루어지게 된다.
그런데, 공조 ECU로부터 송신된 보상량이 실제 필요한 것보다 적을 경우에는, 목표로 하는 엔진의 RMP보다 실제의 RPM이 낮아지는 소위 “언더슛(Under shoot)”현상이 발생하여 차량이 심하게 진동하거나 시동이 꺼지는 등의 원인으로 될 수 있다. 또한, 송신된 보상량이 실제 필요한 것보다 많을 경우에는, 목표로 하는 엔진의 RMP보다 실제의 RPM이 높아지는 소위 “오버슛(Over shoot)”현상이 발생하여 탑승자의 감성측면 및 연비에 좋지 않은 영향을 미친다.
공조 ECU는 차량의 상태정보를 검출하여 차량내의 온도를 탑승자가 원하는 온도로 맞추기 위해서 에어컨의 구동(압축기의 토출 용량을 포함한다)을 제어한다. 상기 상태정보에는 차량의 내기온도, 외기온도, 증발기 온도, 일사량, 차량의 RPM, 차량의 속도, 냉매압력 및 냉각수 온도 등이 포함된다. 이러한 상태정보를 근거로 공조 ECU가 토크값을 연산하고 엔진 ECU로 송신하게 되는데, 이때 중요한 것은 에어컨이 작동한 후 안정화되었을 때(대략 10초 이후의 시점) 공조 ECU에서 송신하는 토크값과 엔진 ECU에서 보상하는 토크값의 크기가 맞아야 한다는 점이다.
에어컨이 안정화된 상태에서는 엔진 ECU가 토크량 보정이 적정한지의 여부를 자동으로 판단하게 된다. 즉, 엔진 ECU에서 보상하는 토크값이 많을 경우에는 자동으로 토크값을 감소시키고, 적은 경우엔 자동으로 토크값을 증가시키게 되는데, 이와 같이, 엔진 ECU가 엔진 회전수와 관련된 각종 파라미터를 감지하고, 그 값에 따른 엔진 회전수를 계산하며, 엔진 회전수를 제어값으로 갱신한 후, 계산된 엔진 회전수가 유효한지의 여부를 판단하는 일련의 과정을 학습이라고 부르며, 보상하는 토크값을 학습치라 한다. 통상, 에어컨 ECU가 송신하는 토크량과 엔진 ECU에서 보상하고 있는 토크량이 일치할 경우, 학습치가 맞거나 안정화 되어있다고 한다. 즉, 에어컨이 안정화된 상태에서의 학습치가 안정화되어 있어야만 에어컨 온/오프시에 적정한 토크량의 보상이 가능하며, 이에 따라 엔진 회전수의 유동을 방지할 수 있게 된다.
이를 위하여, 자동차 조립업체에서는, 에어컨이 구동된 후 안정된 상태에서 공조 ECU가 송신하는 토크값과 엔진 ECU가 보상하고 있는 토크값(학습치)을 우선적으로 일치시키는 안정화상태의 튜닝을 행하게 되며, 이와 같은 안정화상태에서의 튜닝과정이 완료된 후, 차량에 대한 평가시에 에어컨 담당부서측으로 에어컨 학습치의 많고 적음을 알려주고, 그에 따라 에어컨 담당부서에서는 학습치를 일치시킨 후, 에어컨 온/오프상태에서의 엔진 회전수 유동방지 튜닝을 하게 되지만, 차량의 공조장치에 있어서 에어컨의 압축기는 외기 및 작동상태 등에 따라 실제로 압축기에 가해지는 부하가 달라지기 때문에, 상술한 바와 같이 공조 ECU가 연산한 토크값도 항상 정확한 것만은 아니며, 따라서 에어콘 작동 온/오프시 RPM의 유동을 방지하기 위한 튜닝이 완벽하지 않다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상기한 바와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔진 ECU측에서 에어컨 안정화 상태에서의 학습치를 CAN라인을 통하여 공조 ECU로 송신하고, 공조 ECU에서는 송신된 학습치의 과부족을 판단하여 자동으로 학습치가 안정화될 수 있도록 에어컨에서 송신하는 토크를 보정할 수 있도록 하는 엔진 RPM 유동 안정화 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본원발명의 자동차용 공조 장치의 구동 방법은, 차량의 상태정보를 검출하여 공조장치를 구성하는 압축기의 예상토크값을 연산하는 공조 ECU 및 연산된 예상토크값을 보상함으로써 엔진의 회전수를 제어하는 엔진 ECU로 구성되는 자동차용 공조 장치의 구동 방법으로서, 차량의 에어컨이 구동후 안정된 상태에서 공조 ECU가 송신하는 예상토크값에 근거하여 엔진 ECU가 보상하는 토크값을 학습치 데이터로 저장하는 단계와, 차량의 에어컨의 구동 시작 및 구동 종료를 검출하는 단계와, 에어컨의 구동상태가 검출되면 저장된 학습치 데이터를 공조 ECU로 송신하는 단계와, 학습치 데이터를 공조 ECU가 송신하는 예상 토크값과 비교하는 단계; 및, 상기 비교결과에 따라 공조 ECU가 송부하는 예상토크값을 조정하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태정보는 차량의 내기온도, 외기온도, 증발기 온도, 일사량, 차량의 RPM, 차속, 냉매압력 및 냉각수 온도로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 공조 ECU 및 엔진 ECU 사이의 송수신은 CAN 통신라인을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 압축기는 외부가변식 가변용량형 압축기인 것을 특징으로 한다.
본원발명의 자동차용 공조 장치의 구동 방법에 따르면, 에어컨의 온/오프시에 있어서의 엔진 회전수의 유동현상을 상시 자동적으로 안정화 시킬수 있으며, 토크량 보정을 과도하게 함에 따른 연료의 낭비를 방지함으로써 결과적으로 연비를 향상하는 효과를 가져올수 있다.
아울러, 엔진 ECU에서 판단하는 학습치로 튜닝을 하게 되므로, 부정확한 공조 ECU로부터의 토크값을 보완할수 있다.
또한, 주행중일 때와 아이들링 상태일 때의 실제 압축기 토크값이 틀려지게 되는 경우도 보정이 가능하게 되는 효과를 가진다.
도 1은 본원발명이 적용되는 자동차의 엔진 RPM 유동 안정화 시스템을 구성하는 엔진 ECU 및 공조 ECU의 블록도.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 관한 플로우 챠트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차용 공조 장치의 구동 방법의 일 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본원발명이 적용되는 자동차용 공조 장치의 구동 방법에 있어서의 엔진 ECU 및 공조 ECU의 구성을 나타내는 도면으로서, 도면중 참조부호 100은 자동차의 공조장치 중 공조장치의 구동을 제어하기 위한 공조 ECU를 나타낸다. 공조 ECU(100)은 차량의 상태정보를 검출하여 차량 내의 온도를 사용자가 원하는 온도로 맞추기 위하여 공조장치의 구동을 제어한다. 상태정보에는 차량의 내기온도, 외기온도, 증발기 온도, 일사량, 차량의 RPM, 차속, 냉매압력 및 냉각수 온도 등이 포함된다.
또한, 상기 공조 ECU(100)는 공조장치의 구동을 위해 상기 공조장치에서 발생하는 토크를 연산하여 엔진 ECU(200)에 제공하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 공조 ECU(100)는 입력부(110)를 포함하여 구성된다. 상기 입력부(110)는 사용자가 공조장치의 온/오프 신호 및 설정온도 등의 정보를 입력하는 부분이다.
또한, 상기 공조 ECU(100)는 상술한 상태정보를 검출하기 위한 검출부(120)를 포함하여 구성된다. 상기 검출부(120)는 공조장치의 상태 및 차량의 상태에 관한 정보를 검출하여 이를 후술할 연산부(130)에 제공하는 부분이다.
한편, 공조 ECU(100)는 연산부(130)를 포함하여 구성되며, 연산부(130)는 상기 입력부(110)를 통해 입력된 사용자의 설정정보 및 상기 검출부로부터 검출된 공조장치의 상태 및 차량의 상태정보에 관한 정보를 검출하여 이들을 근거로 하여, 공조장치의 구동 정도를 산출한다. 또한, 상기 산출된 공조장치(압축기를 포함한다)의 구동 정도에 따라 발생될 토크값을 연산한다.
그리고, 상기 공조 ECU(100)에는 ECV 드라이버(140)가 구비된다. 상기 ECV 드라이버(140)는 압축기(150)의 토출용량을 제어하는 부분으로, 토출실과 크랭크실 사이의 유로의 개도를 조절하여 사판의 각도를 조절함으로써, 압축기의 토출용량을 조절한다.
또한, 상기 공조 ECU(100)는 상기 연산부(130)에서 연산된 토크값을 상기 엔진 ECU(200)으로 전송하기 위한 데이터 송수신부(160)를 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명에 의한 엔진 ECU(200)는 차량의 엔진 출력을 조절하여 차량의 RPM을 조절한다. 상기 엔진 ECU(200)는 기본적으로 차량의 운행 상태에 따라 엔진의 출력을 조절하지만, 본 발명에서는 상기 연산부(130)에서 연산된 토크값을 수신하여 이를 상기 엔진 출력 결정에 적용한다. 이를 위해, 본 발명에 적용되는 상기 엔진 ECU(200)는 송수신유닛(210)을 포함하여 구성된다. 상기 송수신 유닛(210)은 상기 데이터 송수신부(160)로부터 상기 연산부(130)에서 연산된 토크값을 수신받는다.
상기 송수신 유닛(210)에는 엔진 출력 산출부(220)가 연결되어, 엔진(240)의 출력을 산출한다. 이때, 엔진(240)의 출력 산출은 기본적으로 차량운행 상태정보에 의해 출력을 결정하고, 상기 토크값을 고려하여 상기 엔진(240)의 출력을 가감하여 산출한다. 이와 같이 산출된 엔진(240)의 출력은 상기 엔진출력 산출부(220)에 연결된 엔진출력 컨트롤러(230)로 전달된다. 상기 엔진출력 컨트롤러(230)는 엔진의 출력을 조절하는 부분으로, 유입공기량 및 주입되는 연료량 등을 조절하여 엔진의 출력을 조절한다.
상기와 같은 구성에 있어서 공조 ECU(100) 및 엔진 ECU(200)는 각각 그의 구성부인 데이터 송수신부(160)와 송수신 유닛(210)이 CAN(Controller Area Network)통신라인에 의하여 접속되어 있다.
CAN 통신은 차량용 네트워크 시스템으로서, 각 ECU들이 병렬로 연결된 다중통신방식으로서, 표준 프로토콜로서 빠른 속도가 장점이다.
이하, 상기한 공조 ECU(100) 및 엔진 ECU(200)를 이용하여 본원발명에 관한 엔진 RPM 유동 안정화 시스템의 제어방법을 상술한다.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 관한 플로우 챠트이다.
상술한 바와 같이, 공조 ECU(100)는 차량의 내기온도, 외기온도, 증발기 온도, 일사량, 차량의 RPM, 차속, 냉매압력 및 냉각수 온도등과 같은 상태정보를 검출부(120)에 의하여 검출하여 차량내의 온도를 탑승자가 원하는 온도로 맞추기 위해서 에어컨의 구동을 제어한다.
공조 ECU(100)는 차량의 에어컨이 구동후 안정된 상태(구동후 약 10초가 경과한 상태)에서 차량의 상태정보에 근거하여 연산부(130)에서 예상토크값을 연산하고, 이 예상토크값은 데이터 송신부(160)에서 CAN 통신라인을 통하여 엔진 ECU(200)로 송신하게 된다. 엔진 ECU(200)의 송수신 유니트(210)는 공조 ECU(100)로부터 송신된 예상토크값을 수신하고, 그 예상토크값에 의거하여 엔진출력 산출부(220)가 엔진(240)의 회전수를 계산하게 된다.
이 때, 엔진출력 컨트롤러(230)는 엔진(240)의 회전수를 제어값으로 갱신한 후, 보상하는 토크값을 학습치데이터로서 저장한다.
사용자에 의하여 차량이 시동되고(S100), 차량의 공조 ECU 시스템이 작동 상태에 있는 상태(S200)에서, 차량이 운전중이거나 아이들링 중일 때, 사용자의 필요에 따라서, 또는 사전 설정된 운전조건에 따라 차량의 에어컨이 시동되거나, 차량내의 공조환경이 충족되어 에어컨의 구동이 정지되는 에어컨의 작동상태가 엔진 ECU에 의하여 검지된다(S300).
그러면 엔진 ECU(200)는 저장하고 있던 학습치를 CAN 통신라인을 통하여 공조 ECU(100)로 송신하게 된다(S400). 이 상태에서 공조 ECU는 엔진 ECU로부터 송신된 학습치가 부족한 값인지 혹은 과다한 값인지를 판단한다(S500). 즉, 학습치가 부족한 경우는 엔진 ECU(200)의 보상양이 많은 것을 의미하고, 학습치가 과다한 경우는 엔진 ECU(200)의 보상량이 적은 것을 의미한다.
엔진 ECU의 보상량이 많다고 판단되는 경우 공조 ECU(100)는 엔진 ECU(200)로 송신하는 토크값을 감소하고, 보상량이 부족하다고 판단한 경우에는 토크값을 증가하게 된다(S600). 이와 같이 공조 ECU(200)가 엔진 ECU(200)로 송신하게 되는 토크값을 보정함으로써 에어컨의 안정화 상태에서의 학습치가 다시 갱신되고, 공조 ECU(200)는 다시 학습치가 적정한지의 여부를 판단한다(S700)하고, 적정하다고 판단되는 경우에는 송신 토크값을 그대로 유지하며, 적정하지 않다고 판단되는 경우에는 다시 학습치가 부족한지 과다한지를 판단하는 루틴(S500)으로 되돌아간다.
이상과 같은 절차를 거쳐서, 종래에는 엔진 ECU에서만 파악하여 에어컨 담당자에게 일일이 학습치를 통보함으로서만 가능하였던 에어컨 온/오프 튜닝제어를, 엔진 엔진 ECU 및 공조 ECU로 구성되는 RPM 유동 안정화 시스템에서 자동으로 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 차량의 상태정보를 검출하여 공조장치를 구성하는 압축기의 예상토크값을 연산하는 공조 ECU 및 연산된 예상토크값을 보상함으로써 엔진의 회전수를 제어하는 엔진 ECU로 구성되는 자동차용 공조 장치의 구동 방법으로서:
    차량의 에어컨이 구동후 안정된 상태에서 공조 ECU가 송신하는 예상토크값에 근거하여 엔진 ECU가 보상하는 토크값을 학습치 데이터로 저장하는 단계와;
    차량의 에어컨의 구동 시작 및 구동 종료를 검출하는 단계와;
    에어컨의 구동상태가 검출되면 저장된 학습치 데이터를 공조 ECU로 송신하는 단계와;
    학습치 데이터를 공조 ECU가 송신하는 예상 토크값과 비교하는 단계; 및
    상기 비교결과에 따라 공조 ECU가 송부하는 예상토크값을 조정하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조 장치의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차량의 상태정보는 차량의 내기온도, 외기온도, 증발기 온도, 일사량, 차량의 RPM, 차속, 냉매압력 및 냉각수 온도로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자동차용 공조 장치의 구동 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 압축기는 외부가변식 가변용량형 압축기인 것을 특징으로 하는 자동차용 공조 장치의 구동 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009137527A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Sanden Corp コンプレッサトルク推定装置

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