KR101976820B1 - 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템 및 제어 방법이 개시된다. 이 시스템 및 방법은 GPS 신호와 자이로 센서 신호 및 RPM 신호에 기반하여 하이브리드 차량의 주행상태가 출발시, 등속주행시, 가속시, 오르막경사시인지를 파악하며, 파악된 결과에 따라 에어컨 컴프레셔의 동력원을 엔진으로 할지 아니면 배터리로 할지를 결정한다. 이에 따라 엔진 출력 손실과 그에 따른 연료 소모를 최소화할 수 있다.

Description

출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템 및 제어 방법{air conditioner system of hybrid vehicle for minimizing engine output and fuel consumption and control method of the air conditioner system}
본 발명은 하이브리드 차량용 에어컨에 관한 것으로, 특히 하이브리드 차량용 에어컨을 구동 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 동력원을 복수 개를 사용하는 것으로, 이는 보편적으로 가솔린이나 경유, 천연가스 등을 사용하는 내연기관과 전기를 사용하는 모터를 구동 동력원으로 사용하고 있다. 이 같은 하이브리드 차량의 에어컨 동력 제어 시스템이 국내등록특허공보 제10-0405740호를 통해 잘 알려져 있다. 이 시스템은 아이들 스톱 모드에서 동력 전달의 안정성을 확보하면서 배터리 전원을 이용하여 에어컨 컴프레셔를 구동시킬 수 있도록 함에 특징이 있다.
본 발명은 하드브리드 차량용 에어컨의 구동으로 발생하는 출력 손실 및 추가 연료 소모를 최소화하는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템은 상기 하이브리드 차량의 주행상태를 파악하는 주행상태 파악부, 상기 파악된 주행상태에 따라 엔진과 배터리 중 에어컨 컴프레셔의 동력원을 결정하는 동력원 결정부, 및 상기 결정된 동력원으로 상기 에어컨 컴프레셔를 구동시키는 구동 제어부를 포함한다.
상기 주행상태 파악부는 GPS 센서 신호와 자이로 센서 신호 및 RPM 신호 중 적어도 하나에 기반하여 상기 하이브리드 차량의 주행상태를 파악한다.
상기 동력원 결정부는 상기 주행상태 파악 결과 상기 하이브리드 차량이 정속 주행이면 상기 엔진을 동력원으로 결정한다. 상기 동력원 결정부는 상기 주행상태 파악 결과 상기 하이브리드 차량이 주행 개시 또는 상기 RPM 신호변동폭의 기울기가 기준 이상으로 증가 또는 상기 차량이 특정이상 기울어지고 상기 차량의 가속도가 감소하면, 상기 배터리를 동력원으로 결정한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 제어 방법은 하이브리드 차량의 주행상태를 파악하는 단계, 상기 파악된 주행상태에 따라 엔진과 배터리 중 에어컨 컴프레셔의 동력원을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 동력원으로 상기 에어컨 컴프레셔를 구동 제어하는 단계를 포함한다.
상기 파악하는 단계는 GPS 센서 신호와 자이로 센서 신호 및 RPM 신호 중 적어도 하나에 기반하여 상기 하이브리드 차량의 주행상태를 파악한다.
상기 결정하는 단계는 상기 주행상태 파악 결과 상기 하이브리드 차량이 정속 주행이면 상기 엔진을 동력원으로 결정하며, 상기 하이브리드 차량이 주행 개시 또는 상기 RPM 신호변동폭의 기울기가 기준 이상으로 증가 또는 상기 차량이 특정이상 기울어지고 상기 차량의 가속도가 감소하면 상기 배터리를 동력원으로 결정한다.
본 발명은 자이로 센서 신호와 GPS 센서 신호 그리고 RPM 신호를 이용해 차량의 주행 상태를 파악하여 엔진의 부하가 걸리는 운행 구간에서는 배터리를 에어컨 컴프레셔의 동력원으로 사용함으로써, 에어컨 구동으로 이한 출력 손실을 최소화하여 차량의 안정적인 주행을 보장하고 연비를 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템 블록도.
도 2는 도 1에서의 주행상황 판단 로직 설명을 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 제어 방법 흐름도.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템 블록도이다.
도시된 바와 같이, 하이브리드 차량용 에어컨 시스템은 주행상태 파악부(100)와 동력원 결정부(200) 및 구동 제어부(300)를 포함한다. 주행상태 파악부(100)는 차량의 주행상태를 파악한다. 일 실시예에 있어서, 주행상태 파악부(100)는 AVN(Audio, Video, Navigation) 시스템에 내장되어 있는 GPS 센서와 자이로 센서, 그리고 차량 클러스터로부터 AVN 시스템으로 입력되는 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 조합하여 차량의 주행상태를 파악한다. 여기서 차량의 주행상태라 함은 차량의 주행 속도, 차량의 기울기는 물론 주행 도로가 경사 구간인지 아닌지 등 GPS 센서 신호와 자이로 센서 신호 및 RPM 신호로부터 파악될 수 있는 모든 상태를 말한다. GPS 센서 신호의 변동폭의 기울기를 통해 차량 속도의 기울기를 도출하여 가속, 감속, 출발 여부를 판단할 수 있고, GPS 센서 신호와 자이로 센서 신호의 조합으로 차량의 이동방향대비 기울어짐을 판단하여 오르막 경사와 노면의 경사도를 계산할 수 있으며, RPM 신호의 변동폭을 이용해 운전자의 엑셀레이터 조작에 의한 가속 여부를 판단할 수 있다.
이에 따라 주행상태 파악부(100)는 도 2에 예시된 바와 같이 네 가지 경우의 차량 주행상태를 파악할 수 있다. 첫 번째(a), 주행상태 파악부(100)는 GPS 신호만을 이용해 차량 속도의 기울기를 도출하여 속도가 0에서 선형증가시 차량의 출발 구간으로 판단한다. 두 번째(b), 주행상태 파악부(100)는 GPS 신호를 이용해 차량 속도의 기울기를 도출하고, RPM 신호의 변동폭 기울기를 도출하며, 차량 속도의 증감이 선형에 가깝고 RPM의 변동폭이 선형에 가까울 때 정속(idle) 주행으로 판단한다. 세 번째(c), 주행상태 파악부(100)는 GPS 신호를 이용하여 속도 기울기를 도출하고, 자이로 센서와 GPS 신호의 조합을 이용하여 차량 자세 및 진행 방향을 도출한다. 이로부터, 차량의 자세 특정이상 기울어지고 차량의 속도 기울기가 하강시 비관성 오르막 경사구간으로 판단한다. 네 번째(d), 주행상태 파악부(100)는 RPM 신호의 변동폭 기울기를 도출하며, 기울기가 기준 이상으로 증가시 고 RPM 주행 구간으로 판단한다.
동력원 결정부(200)는 주행상태 파악부(100)의 주행상태 파악 결과에 따라 엔진과 배터리 중 에어컨 컴프레셔의 동력원을 결정한다. 주행상태 파악 결과가 도 2의 (b)일 경우, 동력원 결정부(200)는 엔진을 에어컨 컴프레셔의 동력원으로 결정한다. 주행상태 파악 결과가 도 2의 (a), (c), (d) 중 어느 하나일 경우, 동력원 결정부(200)는 배터리를 에어컨 컴프레셔의 동력원으로 결정한다. 즉, 동력원 결정부(200)는 엔진에 부하가 많이 걸리는 경우에는 배터리를 동력원으로 결정하며, 그렇지 않은 경우는 엔진을 동력원으로 결정하는 것이다. 구동 제어부(300)는 에어컨 컴프레션을 구동 제어하는데, 동력원 결정부(200)의 결정에 따라 엔진 혹은 배터리를 동력원으로 하여 에어컨 컴프레션을 구동시킨다. 결과적으로, 구동 제어부(300)는 엔진에 부하가 많이 걸리는 도 2의 (a), (c), (d)인 경우에는 배터리를 동력원으로 하여 에어컨 컴프레션을 구동시키게 되며, 도 2의 (b)인 경우에는 엔진을 동력원으로 하여 에어컨 컴프레션을 구동시키게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 제어 방법 흐름도이다.
에어컨 시스템은 GPS 신호와 자이로 센서 신호 및 RPM 신호에 기반하여 하이브리드 차량의 주행상태를 파악한다(S100). S100에서, 에어컨 시스템은 차량의 주행상태가 출발시, 등속주행시, 가속시, 오르막경사시인지를 파악한다. 이를 위한 주행상황 판단 로직은 도 2와 같다. 차량의 주행상태가 파악되면, 에어컨 시스템은 그 파악 결과에 따라 에어컨 컴프레션의 동력원을 엔진으로 할지 아니면 배터리로 할지를 결정한다(S200). 부연 설명하면, 최대마찰 구간인 최초 출발로 엔진 부하가 가중되는 경우, 즉 도 2의 (a)의 경우, 에어컨 시스템은 배터리를 동력원으로 결정한다. 그리고 특정 속도에서 정속 주행시, 즉 도 2의 (b)의 경우, 에어컨 시스템은 엔진을 동력원으로 결정한다. 그리고 특정이상 오르막 경사로인 비 관성주행 구간 주행시, 즉 도 2의 (c)의 경우, 에어컨 시스템은 배터리를 동력원으로 결정한다. 마지막으로 급가속 등을 위한 고 RPM 주행시, 즉 도 2의 (d)의 경우, 에어컨 시스템은 배터리를 동력원으로 결정한다. 동력원이 결정되면, 에어컨 시스템은 결정된 동력원을 이용하여 에어컨 컴프레션을 구동시킨다(S300).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 주행상태 파악부 200 : 동력원 결정부
300 : 구동 제어부

Claims (5)

  1. 하이브리드 차량용 에어컨 시스템에 있어서,
    GPS 신호와 자이로 센서 신호 및 RPM 신호에 기반하여 상기 하이브리드 차량의 주행상태를 파악하는 주행상태 파악부;
    상기 파악된 주행상태에 따라 엔진과 배터리 중 에어컨 컴프레셔의 동력원을 결정하는 동력원 결정부; 및
    상기 결정된 동력원으로 상기 에어컨 컴프레셔를 구동시키는 구동 제어부;를 포함하고,
    상기 동력원 결정부는,
    상기 주행상태를 파악한 결과, 상기 하이브리드 차량이 정속 주행이면 상기 엔진을 동력원으로 결정하는 것을 특징으로 하는 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력원 결정부는 상기 주행상태 파악 결과 상기 하이브리드 차량이 출발 또는 상기 RPM 신호 변동폭의 기울기가 기준 이상으로 증가 또는 상기 하이브리드 차량이 특정 이상 기울어지고 가속도가 감소하면, 상기 배터리를 동력원으로 결정하는 것을 특징으로 하는 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 시스템.
  4. GPS 신호와 자이로 센서 신호 및 RPM 신호에 기반하여 하이브리드 차량의 주행상태를 파악하는 단계;
    상기 파악된 주행상태에 따라 엔진과 배터리 중 에어컨 컴프레셔의 동력원을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 동력원으로 상기 에어컨 컴프레셔를 구동 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 주행상태를 파악한 결과, 상기 하이브리드 차량이 정속 주행이면 상기 엔진을 동력원으로 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 하이브리드 차량이 출발 또는 상기 RPM 신호 변동폭의 기울기가 기준 이상으로 증가 또는 상기 하이브리드 차량이 특정이상 기울어지고 가속도가 감소하면 상기 배터리를 동력원으로 결정하는 것을 특징으로 하는 출력 손실 및 연료 소모 최소화를 위한 하이브리드 차량용 에어컨 제어 방법.
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