KR102530474B1 - 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄화규소 발열체를 포함하는 탄화규소 히터와; 상기 탄화규소 히터에 전류를 인가하기 위한 전원 공급부; 상기 탄화규소 히터에 흐르는 전류의 세기를 측정하는 전류계; 및 상기 전류계의 측정 결과를 근거로 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류의 세기를 조절하도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제어 유닛;을 포함하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템 및 그 제어 방법 {Heating system for electric vehicle using silicon carbide heater and control method thereof}
본 발명은 전기 자동차의 차실 내 난방에 사용되는 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자는 온도의 상승에 따라 전기저항 값이 증가하는 특성을 가진 소자의 일종으로서, 위와 같은 특징이 수반하는 안정성 때문에 온도 센서 또는 정온 발열체 등에 널리 쓰인다. 특히 차량 사고 발생 시 과도한 열 발생에 의한 화재의 우려가 없어, 차량 공조장치에서 공기 또는 냉각수의 가열을 위한 히터에 많이 사용되고 있다.
이러한 PTC 히터는 안정성이 높다는 장점이 있는 반면, 발열 응답속도가 낮고 내구성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 열효율이 떨어져 내연기관 엔진을 사용하지 않고 배터리의 전력을 통해 운행하는 전기 자동차의 난방에 사용할 경우, 차량의 운행 거리를 단축시키는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 탄화규소와 같은 세라믹 소재를 이용한 히터가 제안되고 있고, 탄화규소는 발열 후 온도 증가에 따라 저항이 떨어지는 특성이 있어, 히터에 사용하였을 때 에너지 효율이 매우 뛰어나고 급속 발열, 순간 발열이 가능하고 한 장점이 있다. 따라서 탄화규소 소재를 이용한 히터(이하, '탄화규소 히터'라 함)를 전기 자동차에 적용하는 경우 기존 PTC 히터와 대비하였을 때 운행 거리를 현격히 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.
기존의 PTC 히터에 대한 온도 제어는 온도 센서의 계측값을 이용한 온도센서 방식을 이용하는 것이 일반적이나, 탄화규소 히터의 경우 온도가 증가할수록 저항이 떨어지는 특성을 가지고, 히터 온도가 증가할수록 그만큼 히터에 흐르는 전류가 증가하게 되므로, 증가된 온도의 계측값을 근거로 제어 신호를 인가할 경우 실제 온도는 더 높아져 온도 제어가 불가능한 문제가 발생하게 된다.
따라서 탄화규소 히터를 전기 자동차의 적용하기 위해서는 히터의 온도를 안정적으로 제어할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
등록특허공보 제10-1321517호 (2013.10.17.)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 기존의 온도 제어 방식을 탄화규소 히터에 적용함에 따라 히터의 온도가 급격히 증가하여 온도 제어가 불가능한 상황이 발생할 수 있는 문제를 개선하여, 안정적인 온도 제어가 가능한 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄화규소 발열체를 포함하는 탄화규소 히터와; 상기 탄화규소 히터에 전류를 인가하기 위한 전원 공급부와; 상기 탄화규소 히터에 흐르는 전류의 세기를 측정하는 전류계; 및 상기 전류계의 측정 결과를 근거로 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류의 세기를 조절하도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제어 유닛;을 포함하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템이 개시된다.
또한, 상기 탄화규소 발열체는 허니컴 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 탄화규소 히터는, 상기 탄화규소 발열체의 상하부에 형성되는 도전성 재질의 상부 및 하부 전극과; 상기 상부 및 하부 전극과 접촉하도록 배치되는 상부 및 하부 단자체; 및 상기 상부 및 하부 단자체를 고정하기 위한 체결 수단;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 유닛은, 상기 탄화규소 히터를 흐르는 전류값이 상기 발열체의 목표 온도에 상응하는 일정 전류값 범위 내를 유지하도록 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 제어 유닛은, 상기 전류계를 통해 측정된 전류값이 기설정된 전류 상한값에 도달한 경우 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 점진적으로 감소시키고, 상기 전류계를 통해 측정된 전류값이 기설정된 전류 하한값에 도달한 경우 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 탄화규소 히터는, 차량 내부의 복수의 영역에 각각 공기를 공급하기 위한 공기 덕트에 각각 배치되며, 상기 제어 유닛은 상기 각 영역마다 별도로 설정된 세팅 온도에 따라 상기 탄화규소 히터 각각을 개별적으로 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전류계를 통해 상기 탄화규소 히터를 흐르는 전류의 세기를 측정하는 단계; 및 상기 전류계의 측정 결과를 근거로 상기 제어 유닛이 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류의 세기를 조절하는 단계;를 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 탄화규소 히터를 흐르는 전류값이 상기 탄화규소 발열체의 목표 온도에 상응하는 일정 전류값 범위 내를 유지하도록 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 히팅 시스템의 제어 방법이 개시된다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 탄화규소 히터를 흐르는 전류 계측값을 기반으로 한 전류 제어 방식을 채택함으로써, 탄화규소 히터의 안정적인 온도 제어가 가능하며, 이를 통해 전기 자동차용 히팅 시스템의 에너지 효율을 현저히 향상시킴으로써 전기 자동차의 운행 거리를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 탄화규소 히터의 탄화규소 발열체를 넓은 표면적을 갖는 허니컴 구조로 형성하여 에너지 효율을 향상시킨 이점이 있으며, 이와 같은 탄화규소 히터는 작은 사이즈로도 충분한 난방 성능을 확보할 수 있으므로, 전기 자동차의 차실 내 다양한 공간에 적용할 수 있는 이점이 있다.
나아가, 탄화규소 히터를 차실 내 각 영역에 공기를 공급하기 위한 복수개의 공기 덕트에 각각 설치하고, 각 공기 덕트에 설치된 탄화규소 히터를 개별적으로 제어함으로써 전기 자동차의 에너지 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템의 블록 다이어그램.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 히터의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 탄화규소 히터의 단면도.
도 4는 PTC 소자와 NTC 소자의 온도 변화에 따른 저항 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 도 2의 탄화규소 히터에 인가되는 전류 신호의 형태를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 전기 자동차용 히팅 시스템의 탄화규소 히터의 배치를 예시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기 자동차용 히팅 시스템은 탄화규소 히터(10), 전원 공급부(20), 전류계(30) 및 제어 유닛(40)을 포함한다.
탄화규소 히터(10)는 탄화규소 발열체(11, 도 2 참조)를 포함하며, 탄화규소 발열체(11)는 탄화규소를 주성분으로 하며, 흑연, 실리콘, 세라믹 분말 등의 성분을 추가로 포함할 수 있다.
전원 공급부(20)는 탄화규소 히터(10)에 전류를 인가하며, 이를 위해 탄화규소 히터(10)의 전극부에 전기적으로 연결된다.
전류계(30)는 탄화규소 히터(10)에 흐르는 전류의 세기를 측정한다. 전류계(30)는 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류를 연속적으로 측정하거나, 기설정된 시간만큼 주기적으로 측정하도록 설정 가능하다.
제어 유닛(40)은 전류계(30)의 측정 결과를 근거로 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류의 세기를 조절하도록 전원 공급부(20)를 제어한다. 제어 유닛(40)은 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류값이 탄화규소 발열체(11)의 목표 온도에 상응하는 일정 전류값 범위 내를 유지하도록 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류값을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
탄화규소 발열체(11)의 목표 온도에 상응하는 전류값은 실험이나 계산 등을 통해 미리 데이터화되어 별도의 저장 수단(50)에 저장될 수 있으며, 제어 유닛(40)은 전류계(30)의 계측값과 저장 수단(50)에 저장된 데이터를 근거로 전원 공급부(20)의 전류 제어를 수행한다. 제어 유닛(40)의 구체적인 제어 프로세스에 대해서는 추후 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 히터의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 탄화규소 히터의 단면도이다.
도 2 및 3을 참조하여 탄화규소 히터(10)의 구성에 대하여 설명하면, 탄화규소 히터(10)는 탄화규소 발열체(11), 상부 및 하부 전극(미도시), 상부 및 하부 단자체(13, 14), 체결 수단(15, 16) 등을 포함할 수 있다.
탄화규소 발열체(11)는 탄화규소(SiC) 성분을 주성분으로 하며, 전원 인가에 의해 열을 발생시키도록 구성된다. 탄화규소 발열체(11)는 넓은 표면적을 갖도록 허니컴(honeycomb) 구조(12, 또는 격자 구조)를 가질 수 있다. 이와 같은 허니컴 구조는 탄화 규소 발열체(11)의 상하부를 관통하도록 형성될 수 있고, 공기가 허니컴 구조를 통과하면서 열교환이 이루어져 공기에 대한 히팅이 이루어지게 된다.
상부 및 하부 전극은 탄화규소 발열체(11)의 상하부에 각각 형성되며, 도전성 물질(예를 들어, 실버)을 상부 및 하부 단자체(13, 14)의 형태에 대응하는 형태로 도포하여 형성될 수 있다.
상부 및 하부 단자체(13, 14)는 탄화규소 발열체(11)의 상하부에 상부 및 하부 전극과 각각 접촉하도록 배치된다. 상부 및 하부 단자체(13, 14)는 금속 재질로 형성될 수 있고, 각각 양극 또는 음극 단자로서의 기능을 한다. 상부 및 하부 단자체(13, 14)에는 전원 공급부(20)와 연결된 케이블이 연결될 수 있다.
체결 수단(15, 16)은 상부 및 하부 단자체(13, 14)를 탄화규소 발열체(11)의 상하부에 고정하는 기능을 하며, 본 실시예의 경우 체결 수단(15, 16)으로서 상부 및 하부 단자체(13, 14)를 관통하여 설치되는 볼트(15)와, 이에 체결되는 너트(16)를 예시하고 있고, 이에 따르면 볼트(15) 및 너트(16)는 상부 및 하부 단자체(13, 14)의 사이드 부분에 형성된 체결부(13a, 14b) 상에 설치되어 있다. 체결부(13a, 14b)와 체결 수단(15, 16)의 사이에는 전기 절연을 위한 절연체(17)가 개재될 수 있다. 한편, 체결 수단(15, 15)은 본 실시예에서 예시한 종류 및 형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류 및 형태로 변형 실시 가능하다 할 것이다.
도 4는 PTC 소자와 NTC 소자의 온도 변화에 따른 저항 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5는 도 2의 탄화규소 히터에 인가되는 전류 신호의 형태를 예시한 도면이다.
도 4의 그래프와 같이, PTC 히터에 사용되는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자는 온도의 상승에 따라 전기저항 값이 증가하는 특성을 가지며, PTC 히터에 대한 온도 제어는 온도 센서의 계측값을 이용한 온도 센서 방식이 일반적으로 사용되고 있다.
그러나, 탄화규소 발열체(11)는 온도의 상승에 따라 전기저항 값이 감소하는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자의 특성을 갖고 있는바, 기존의 온도 센서 방식을 그대로 적용할 경우, 온도 제어가 어려운 문제점이 발생하게 된다. 탄화규소 발열체(11)의 온도 증가에 따라 탄화규소 발열체(11)의 전기 저항이 감소하게 되어 흐르는 전류가 증가하게 되며, 온도가 더욱 증가할수록 그 전기 저항값이 급격히 감소하여 흐르는 전류가 현저히 상승하게 된다. 따라서 기존의 온도 센서 방식으로 온도를 제어할 경우 온도가 증가되는 것을 일고 늘어난 온도만큼 그에 해당하는 제어 신호를 주면, 그 동안 실제 온도는 더 높아진 상태에 있게 되므로 탄화규소 히터(10)를 안정적인 제어가 불가능하다.
본 실시예에 따르면, 탄화규소 히터(10)에 흐르는 전류를 측정하여 이를 근거로 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류값을 제어하는 방식을 적용함으로써 온도 기반 제어 방식이 갖는 문제점을 개선할 수 있다.
구체적으로, 먼저, 전류계(30)를 통해 탄화규소 히터(10)에 흐르는 전류의 세기를 실시간으로 측정한다.
그리고, 제어 유닛(40)은 전류계(30)의 측정 결과를 근거로 전원 공급부(20)의 동작을 제어하여 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류의 세기가 조절될 수 있도록 한다.
제어 유닛(40)은 탄화규소 히터(10)에 흐르는 전류값이 탄화규소 발열체(11)의 제어 목표 온도에 상응하는 일정 전류값 범위 내를 유지하도록 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류값이 증가 또는 감소되도록 한다. 예를 들어, 탄화규소 발열체(11)의 제어 목표 온도가 1000℃라고 가정하면, 제어 목표 온도 범위를 990℃~1010℃로 설정할 수 있으며, 이에 상응하는 전류값의 범위를 50A ~ 51A로 설정할 수 있다. 이와 같은 제어 목표 온도별 전류값은 실험이나 시뮬레이션 등을 통하여 미리 구할 수 있다. 이와 같은 제어 목표 온도별 전류값은 미리 데이터화 되어 저장 수단(50)에 저장되며, 제어 유닛(40)은 사용자가 입력한 제어 목표 온도(예를 들어, 차량 실내 온도)에 따라 그에 상응하는 탄화규소 발열체(11)의 제어 목표 온도 범위 및 그에 상응하는 전류값 등을 저장 수단(50)으로부터 로딩할 수 있다.
도 5의 그래프와 같이, 목표 온도에 상응하는 전류값 범위의 최대값이 Imax이고 최소값이 Imin인 경우, 제어 유닛(40)은, 탄화규소 히터(10)에 흐르는 전류값이 Imin 내지 Imax 사이의 값을 갖도록 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류값이 점진적으로 증가 또는 감소되도록 할 수 있으며, 본 실시예에서 예시된 바와 같이, 정현파(사인파 또는 코사인파)의 형태의 전류 신호가 인가되도록 할 수 있다. 다만, 전류 신호는 여기서 예시한 정현파의 형태뿐만 아니라 구형파(사각파, 직각파), 펄스파, 톱니파 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
제어 유닛(40)은, 구체적으로, 전류계(20)를 통해 측정된 전류값이 전류 상한값(Imax)에 도달한 경우, 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류값이 점진적으로 감소하도록 하고, 전류계(20)를 통해 측정된 전류값이 전류 하한값(Imin)에 도달한 경우 탄화규소 히터(10)에 인가되는 전류값이 점진적으로 증가되도록 하며, 이를 통해 탄화규소 히터(10)에 흐르는 전류값이 전류 하한값(Imin) 내지 전류 상한값(Imax) 사이의 범위 내를 유지하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 전기 자동차용 히팅 시스템의 탄화규소 히터의 배치를 예시한 도면이다.
도 6과 같이, 본 발명의 전기 자동차용 히팅 시스템은 복수개의 탄화규소 히터(10)를 포함할 수도 있으며, 이러한 경우 각 탄화규소 히터(10)는 차량(100) 내부의 복수의 영역에 각각 공기를 공급하기 위한 공기 덕트(121 내지 124)에 각각 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우 블로워(110)에 연결된 메인 덕트(120)로부터 차량(100)의 각 좌석에 해당하는 영역에 난방 공기를 개별적으로 공급하도록 복수의 공기 덕트(121 내지 124)가 각각 분기되도록 형성될 수 있으며, 복수의 공기 덕트(121 내지 124)의 공기 출구에 탄화규소 히터(10)가 설치될 수 있다.
이에 따르면, 차량(100)의 각 좌석 별로 서로 다른 설정 온도를 세팅할 수 있으며, 이러한 경우 제어 유닛(40)은 각 영역마다 별도로 설정된 세팅 온도에 따라 탄화규소 히터(10) 각각을 개별적으로 제어할 수 있다. 뿐만 아니라 복수개의 탄화규소 히터(10) 중 일부는 온(ON)시키고 일부는 오프(OFF)시키는 영역별 온/오프 제어 또한 가능하다 할 것이다.
이와 같은 전기 자동차용 히팅 시스템에서의 탄화규소 히터(10)의 배치 및 제어 방법을 통해 히팅 시스템의 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 전기 자동차의 주행 거리를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 탄화규소 히터 11: 탄화규소 발열체
12: 허니컴 구조 13: 상부 단자체
14: 하부 단자체 15, 16: 체결 수단
17: 절연체 20: 전원 공급부
30: 전류계 40: 제어 유닛
50: 저장 수단 100: 차량
110: 블로워 120: 메인 덕트
121 내지 124: 좌석별 공기 덕트

Claims (8)

  1. 탄화규소 발열체를 포함하는 탄화규소 히터;
    상기 탄화규소 히터에 전류를 인가하기 위한 전원 공급부;
    상기 탄화규소 히터를 흐르는 전류의 세기를 측정하는 전류계;
    상기 탄화규소 발열체의 제어 목표 온도에 상응하는 전류값을 저장하는 저장 수단; 및
    상기 전류계의 측정 결과 및 상기 저장 수단에 저장된 데이터를 근거로 상기 탄화규소 히터를 흐르는 전류값이 상기 탄화규소 발열체의 목표 온도에 상응하는 일정 전류값 범위 내를 유지하도록 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 증가 또는 감소시키도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제어 유닛;을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 전류계를 통해 측정된 전류값이 기설정된 전류 상한값에 도달한 경우 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 점진적으로 감소시키고, 상기 전류계를 통해 측정된 전류값이 기설정된 전류 하한값에 도달한 경우 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 점진적으로 증가시킴으로써,
    상기 탄화규소 히터에 정현파 형태의 전류 신호가 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화규소 발열체는 허니컴 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄화규소 히터는,
    상기 탄화규소 발열체의 상하부에 형성되는 도전성 재질의 상부 및 하부 전극;
    상기 상부 및 하부 전극과 접촉하도록 배치되는 상부 및 하부 단자체; 및
    상기 상부 및 하부 단자체를 고정하기 위한 체결 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄화규소 히터는, 차량 내부의 복수의 영역에 각각 공기를 공급하기 위한 공기 덕트에 각각 배치되며,
    상기 제어 유닛은 상기 복수의 영역에서 각 영역마다 별도로 설정된 세팅 온도에 따라 상기 탄화규소 히터 각각을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템.
  5. 제1항을 따르는 전기 자동차용 히팅 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 전류계를 통해 상기 탄화규소 히터를 흐르는 전류의 세기를 측정하는 단계; 및
    상기 전류계의 측정 결과를 근거로 상기 제어 유닛이 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류의 세기를 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 탄화규소 히터를 흐르는 전류값이 상기 탄화규소 발열체의 목표 온도에 상응하는 일정 전류값 범위 내를 유지하도록 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 탄화규소 히터에 정현파 형태의 전류 신호가 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
    상기 전류계를 통해 측정된 전류값이 기설정된 전류 상한값에 도달한 경우 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 점진적으로 감소시키고,
    상기 전류계를 통해 측정된 전류값이 기설정된 전류 하한값에 도달한 경우 상기 탄화규소 히터에 인가되는 전류값을 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는, 탄화규소 히터를 이용한 전기 자동차용 히팅 시스템의 제어 방법.

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011230115A (ja) 2010-04-09 2011-11-17 Ibiden Co Ltd ハニカム構造体
KR101646331B1 (ko) * 2014-06-17 2016-08-08 현대자동차주식회사 차량용 공조시스템 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11351750A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Chino Corp 制御装置
KR101321517B1 (ko) 2012-02-08 2013-10-28 (주)글로벌코센테크 탄화규소(SiC)를 이용한 허니콤 구조의 히터
KR200490182Y1 (ko) * 2018-02-26 2019-11-08 (주)오앤케이테크 허니콤 세라믹 히터

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011230115A (ja) 2010-04-09 2011-11-17 Ibiden Co Ltd ハニカム構造体
KR101646331B1 (ko) * 2014-06-17 2016-08-08 현대자동차주식회사 차량용 공조시스템 장치

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