KR101911781B1 - 공조장치용 가변용량 압축기의 ｅｃｖ 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블로어(Blower) 전압에 상응하는 ECV 듀티 상한치가 설정되고, 상한치 내에서 연산된 ECV 듀티로써 ECV를 제어하는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법으로서, 블로어 전압의 변동 유무를 판단하는 단계, 및 상기 단계의 판단 결과에 따라 ECV 듀티의 상한치를 유지하거나 또는 보정하는 단계를 포함하는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 관한 것이다.

Description

공조장치용 가변용량 압축기의 ＥＣＶ 제어방법{The Control Method of Electronic Control Valve for Variable Capacity Compressor of Air Conditining}

본 발명은 공조장치에서 사용되는 가변용량 압축기의 ECV(Electronic Control Valve)를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 특히 블로어(Blower) 전압의 변화가 있는 경우에, ECV 듀티 상한치를 변화시켜 온도의 수렴성 및 응답성을 향상시키도록 하는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 공조장치는, 엔진에 의해 구동되어 냉매를 압축하고 냉방 요구량에 따라 토출량이 변화되는 가변 용량 압축기와, 압축기에서 토출되는 냉매를 응축하는 응축기와, 응축기를 통과하여 액화된 냉매를 단열팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 상태로 만들고 압축기의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화하는 전자 팽창밸브와, 냉매가 기화될 때의 증발 잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 압축기로 냉매를 귀환시키는 증발기와, 자동차의 실내외에 각각 설치되는 각종 센서들로부터 입력되는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 입력된 공조조건에 따라 압축기의 냉매 토출량을 제어하는 제어부로 구성된다.

상기와 같이 구성된 공조장치를 작동시키면 제어부는 각종 센서로부터 전해지는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 설정된 차량 실내 설정온도, 난방 또는 냉방 등의 기능선택과 같은 공조조건에 따라 압축기의 냉매 토출량을 변화시키게 된다.

압축기에서 토출된 냉매는 응축기를 거치면서 응축되어 액화되고, 전자 팽창밸브를 통과하면서 기체와 액체가 혼합된 상태가 된다. 이때, 전자 팽창밸브는 압축기의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화된다.

이후, 증발기로 유입된 냉매가 기화되면서 주변 공기와의 열교환을 통해 주변 공기를 냉각시키게 된다. 즉, 냉매가 기화되는데 필요한 증발 잠열을 주변 공기로부터 빼앗게 되므로, 증발기의 주변 공기의 온도가 하강하는 것이다.

기화된 냉매는 다시 압축기로 유입되고, 증발기에서 열교환을 통해 냉각된 공기는 블로어(Blower)에 의해 실내로 공급되어 실내를 냉방하게 된다.

위와 같은 공조장치에서 가변 용량형 사판식 압축기는 일반적으로 냉매 토출량의 조절을 위하여 사판의 경사각 조절을 위한 압력조절밸브를 사용하고 있는데 최근에는 전기적 제어에 의해 구동이 제어되는 사판 경사 조절 밸브(Electronic Control Valve; 이하 'ECV'라 한다)가 사용되고 있다.

ECV가 채용된 가변 용량형 사판식 압축기의 경우 ECV 듀티(Duty) 또는 ECV로의 인가 전류치에 의해 사판의 기울기가 변화하게 되며, 사판의 기울기에 따라 압축기의 냉매 토출량이 결정된다.

결과적으로 ECV 듀티 또는 인가 전류치에 따라 증발기로 공급되는 냉매량이 달라지게 되며, 이는 ECV의 듀티 또는 인가 전류치가 증발기 온도를 결정하는 주요 인자임을 의미한다.

상기한 ECV 듀티는 전체 시간 중에 ECV가 온 되어 있는 시간을 백분율로 나타낸 값이다. 따라서, 듀티가 높은 경우 압축기의 냉매 토출이 증가하며, 낮은 경우는 감소하게 된다.

이때, ECV 듀티는 이론적으로는 0% 내지 100% 범위에서 조절가능하지만 상, 하한이 미리 정해지는 것이 일반적이다. 압축기는 압축기로 유입되는 냉매량이 급격히 증가할 경우 헌팅(hunting) 현상이 발생할 수 있는데, 이러한 냉매 흐름의 맥동을 최소화하기 위하여 ECV 듀티는 상, 하한을 미리 정하여 해당 범위 내에서만 조절되도록 하는 것이다. 예를 들어, ECV 듀티는 35% 내지 80% 범위 내에서만 조절될 수 있다.

한편, 종래 압축기의 ECV 제어방법은 목표 증발기의 토출온도를 선정한 후, 이 목표 증발기 토출온도에 해당하는 냉매 압력을 설정하고 이 압력을 얻을 수 있도록 ECV 듀티를 연산한 후, 연산된 ECV 듀티로써 ECV를 제어한다.

그러나, 상기한 종래 압축기의 ECV 제어방법은 증발기 토출온도를 기준으로 하여 ECV 듀티를 연산하게 되므로, 공조환경에 따른 증발기 토출온도의 변동에 대하여 ECV 듀티 제어 응답속도가 늦어지는 문제가 있다.

특히, 블로어의 풍량(또는 전압)이 급격하게 변동하는 경우, 이로 인해 증발기 토출온도가 급격하게 변동하게 되는데, 실제 냉매 압력은 증발기 토출 온도의 변동에 비해 지연되어 변동되므로, 목표 증발기 토출온도에 이르는 시간이 길어지는 문제가 있다. 즉, 증발기 온도 변동에 대한 응답성이 나쁜 문제가 있다.

또한, 블로어의 풍량(또는 전압)이 급격히 감소하여 증발기 토출온도가 급격히 감소하는 경우에는, 압축기가 중지되었다가 증발기 출구 온도의 상승으로 다시 작동하게 되는 사이클링(Cycling)이 발생하게 되는데, 이 경우 증발기로부터의 냄새 유발이나, 증발기 온도 변동으로 인한 불쾌감이 수반되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 블로어 전압의 급변으로 인한 증발기 온도 변화시 압축기 제어의 응답성이 향상될 수 있는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법은, 블로어(Blower) 전압에 상응하는 ECV 듀티 상한치가 설정되고, 상기 상한치 내에서 연산된 ECV 듀티로써 ECV를 제어하는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법으로서, 상기 블로어 전압의 변동 유무를 판단하는 단계; 및 상기 단계의 판단 결과에 따라 상기 ECV 듀티의 상한치를 유지하거나 또는 보정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 있어서, 상기 블로어 전압이 변동하지 않은 것으로 판단된 경우에는 ECV 듀티의 상한치를 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 있어서, 상기 블로어 전압이 증가한 것으로 판단된 경우에는 상기 ECV 듀티의 상한치가 증가하도록 보정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 있어서, 상기 블로어 전압이 감소한 것으로 판단된 경우에는 상기 ECV 듀티의 상한치가 감소하도록 보정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 있어서, 상기 ECV 듀티의 상한치는 상기 블로어 전압의 변동량에 상응하여 정해진 가변율에 따라 유지되거나 또는 보정될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 블로어 전압의 변동에 상응하여 ECV 듀티 상한치가 보정되도록 함으로써, 증발기의 온도 변동에 대응하는 압축기 제어의 응답성이 크게 향상된다.양호한 응답 속도로써 압축기기 제어될 수 있다.

또한, 블로어 전압 급감으로 인해 발생할 수 있는 사이클링 현상이 발생하지 않도록 하는 이점도 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법을 도시한 흐름도,
도 2는 블로어 전압에 따른 ECV 듀티 상한치의 일례를 나타낸 테이블,
도 3은 블로어 전압 변동량에 따른 ECV 듀티 상한치의 가변율의 일례를 나타낸 테이블이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법을 도시한 흐름도, 도 2는 블로어 전압에 따른 ECV 듀티 상한치의 일례를 나타낸 테이블, 도 3은 블로어 전압 변동량에 따른 ECV 듀티 상한치의 가변율의 일례를 나타낸 테이블이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변용량 압축기의 ECV 제어방법은, 블로어(Blower) 전압에 상응하는 ECV 듀티 상한치가 설정되고, 상기 상한치 내에서 연산된 ECV 듀티로써 ECV를 제어하는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법으로서, 상기 블로어 전압의 변동 유무를 판단하는 단계, 및 상기 판단 단계의 판단 결과에 따라 상기 ECV 듀티의 상한치를 유지하거나 또는 보정하는 단계를 포함한다.

공조장치는 일반적으로, 냉매를 흡입하여 토출시키는 압축기와, 압축기로부터 공급되는 냉매를 응축하여 토출시키는 응축기와, 응축기로부터 공급되는 냉매를 기액(氣液)분리하는 리시버 드라이어(Receiver Dryer)와, 리시버 드라이어로부터 공급되는 냉매를 교축하는 팽창밸브와, 외부 공기와 ㄴ냉매 사이에 열교환이 이루어지는 증발기, 그리고 증발기에서 냉각된 공기를 차량의 실내로 공급하는 블로어(Blower)를 포함한다.

여기서 압축기는 가변용량형 사판식 압축기일 수 있으며, 이 압축기는 사판의 경사각을 조절함으로써 압축기의 토출용량을 제어하는 ECV(Electronic Control Valve)가 채용된다.

ECV는 공조장치의 제어부에 의해 제어되는데, 구체적으로 공조장치의 제어부는 압축기의 토출용량이 증감하도록 ECV 듀티, 즉 전체시간에 대한 ECV의 온(ON) 시간의 비율을 제어하게 된다.

공조장치 제어부는, 도 1에 도시된 바와 같이 승객이 설정하는 블로어 단수, 즉 블로어 전압값을 입력받는다. 그리고 이 외에도 각종 센서(증발기온도센서, 차외온도센서, 차내온도센서, 일사량센서, 냉각수 온도센서 등)로부터 감지된 센서값, 승객이 설정하는 설정온도값 등을 입력받게 된다(S10).

공조장치 제어부는, 이러한 정보를 이용하여 목표 증발기 온도를 연산하게 된다(S20). 목표 증발기 온도가 연산되면 증발기 온도센서에서 측정된 증발기 온도와의 편차를 확인하여 ECV의 목표 듀티값을 연산하게 되며, 목표 듀티값이 연산되면 현재의 ECV 듀티를 제어하여 ECV를 제어하게 된다.

이때 ECV 듀티는 공조장치 제어부로 입력된 정보에 따라 상한치가 설정된다. 전술한 바와 같이 승객에 의해 블로어 단수가 결정되면, 즉 블로어 전압값이 입력되면 이 블로어 전압값에 따른 ECV 듀티의 상한치가 설정되며(S31), ECV 듀티는 설정된 상한치 내에서 제어되어 ECV를 제어하게 된다(S32).

도 2는 블로어 전압값(V)에 따라 설정되는 ECV 듀티 상한치(%)의 일례를 도시하고 있다. 이와 같이 ECV 듀티의 상한치가 설정되는 이유는 냉매 유입량의 변화에 따라 압축기에서 발생할 수 있는 헌팅(hunting) 현상을 방지하기 위함이다.

이때, 승객에 의하여 블로어 단수가 급변하는 경우, 즉 공조장치 제어부로 입력되는 블로어 전압값이 급변하는 경우에는, ECV 듀티의 상한치는 블로어 전압값의 변동 정도(변동량)에 상응하도록 보정될 필요가 있다. 즉, ECV 듀티 제어의 응답성을 양호하게 하기 위하여 ECV 듀티 상한치가 적절하게 보정될 필요가 있다.

이에, 본 실시예에 따른 ECV 제어방법은 블로어 전압값의 변동 유무를 판단하는 단계(S40)를 포함한다.

본 단계(S40)는 공조장치 제어부에 의해 실행될 수 있으며, 구체적으로 승객이 블로어 단수를 변경하여 입력함으로써 공조장치 제어부로 입력되는 블로어 전압값의 변동이 있는지를 판단하는 단계이다.

공조장치 제어부는, 본 단계(S40)를 수행하여 그 판단 결과에 따라 ECV 듀티 상한치를 유지하거나 또는 보정하는 단계(S50, S60)를 수행하게 되는데, 만약 블로어 전압값의 변동이 없는 것으로 판단된 경우에는 ECV 듀티 상한치를 보정할 필요가 없으므로, 이전에 설정된 ECV 듀티 상한치로 유지하도록 제어한다(S50).

하지만, 승객이 블로어 단수를 변경시킴으로써 블로어 전압값의 변동이 있는 것으로 판단된 경우에는, 그에 상응하여 ECV 듀티 상한치를 보정한다(S60). 더욱 구체적으로, 블로어 전압값이 증가한 것으로 판단된 경우에는 ECV 듀티 상한치가 증가하도록 보정하며 블로어 전압값이 감소한 것으로 판단된 경우에는 ECV 듀티 상한치가 감소하도록 보정하게 된다.

이때, 보정되는 ECV 듀티 상한치의 가변율은 블로어 전압값의 변동량에 따라 정해질 수 있는데, 이 가변율은 실험에 의해 선택되는 적절한 값으로 정해질 수 있다.

도 3은 일례로서, 블로어 전압값의 변동량에 따른 ECV 듀티 상한치의 가변율(%)을 나타내고 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, 블로어 전압값이 증가한 것으로 판단된 경우, 즉 블로어 전압값 변동량이 (+)값이면 이에 상응하는 가변율로써 ECV 듀티 상한치도 증가하도록 가변된다. 그리고, 블로어 전압값이 감소한 것으로 판단된 경우, 즉 블로어 전압값 변동량이 (-)값이면 이에 상응하는 가변율로써 ECV 듀티 상한치도 감소하도록 가변된다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 실시예에 의하면 ECV 듀티 상한치를 블로어 전압값 변동에 상응하여 보정하도록 함으로써 증발기 온도 변동에 대한 응답성이 향상되며, 공조장치의 더욱 효율적인 냉방 성능을 확보할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (5)

1. 블로어(Blower) 전압에 상응하는 ECV 듀티 상한치가 설정되고(S31), 상기 상한치 내에서 연산된 ECV 듀티로써 ECV를 제어하는(S32) 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법에 있어서,
   (A) 상기 블로어 전압의 변동 유무를 판단하는 단계(S40); 및
   (B) 상기 (A) 단계의 판단 결과에 따라 상기 ECV 듀티의 상한치를 유지하거나 또는 보정하는 단계(S50,S60);를 포함하며,
   상기 (A) 단계에서 상기 블로어 전압이 증가한 것으로 판단된 경우, 상기 (B) 단계는 상기 ECV 듀티의 상한치가 증가하도록 보정하는 단계(S60)인 것을 특징으로 하고,
   상기 (A) 단계에서 상기 블로어 전압이 감소한 것으로 판단된 경우, 상기 (B) 단계는 상기 ECV 듀티의 상한치가 감소하도록 보정하는 단계(S60)인 것을 특징으로 하며,
   상기 (B) 단계에서 상기 ECV 듀티의 상한치는 상기 블로어 전압의 변동량에 상응하여 정해진 가변율에 따라 유지되거나 또는 보정되는 것을 특징으로 하는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 (A) 단계에서, 상기 블로어 전압이 변동하지 않은 것으로 판단된 경우,
   상기 (B) 단계는 상기 ECV 듀티의 상한치를 유지하는 단계(S50)인 것을 특징으로 하는 공조장치용 가변용량 압축기의 ECV 제어방법.
   
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