KR20000062837A - 자동차 난방 및 에어컨디셔닝 장치용 조정기 - Google Patents

자동차 난방 및 에어컨디셔닝 장치용 조정기 Download PDF

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KR20000062837A
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Abstract

본 발명은 정류형 직류 모터(1)에 의해 구동되는 흡입 팬을 포함하며, 상기팬의 흡입 공기 흐름내에 온도 측정 센서(7)가 배치된, 자동차 난방 및 에어컨디셔닝 장치용 조정기에 관한 것이다. 잘못된 온도 측정을 야기시킬 수 있는 모터 작동 장애를 조기에 검출하기 위해, 2개의 시간 간격동안 모터 전압의 주파수에 비례하는 측정값이 측정되어 서로 비교된다.

Description

자동차 난방 및 에어컨디셔닝 장치용 조정기 {REGULATOR FOR HEATING AND AIR CONDITIONING DEVICE IN MOTOR VEHICLE}
본 발명은 정류형(commuted) 직류 모터에 의해 구동되는 흡입 팬, 및 직류모터에 전압을 공급하는 제어 회로를 포함하고, 상기 흡입 팬의 흡입 공기 흐름내에 온도 측정 센서가 배치되며, 상기 제어 회로는 직류 모터용 스타팅 전압 및 주기적으로 변동하는 전압을 직류 모터의 구동 권선에 발생시키도록 구성된, 자동차 난방 및 에어컨디셔닝 장치용 조정기에 관한 것이다.
난방 및 에어컨디셔닝 장치용 조정기는 자동차에서 실내 온도를 측정하기 위해 사용된다. 전기적으로 작동되는 흡입 팬에 의해 공기가 자동차 실내로부터 흡입되어 온도 측정 센서를 스쳐 지난다. 온도 측정 센서에 의해 측정된 온도는 난방 및 에어컨디셔닝 장치를 조정하기 위해 사용된다. 자동차 좌석으로부터 적은 양의 공기가 흡입되기 때문에, 흡입 팬의 구동을 위해 적은 출력을 가진 정류형 직류 모터가 사용된다. 상기와 같은 모터는 소음을 적게 발생시킨다는 장점을 갖는다. 정류형 직류 모터의 확실한 스타팅을 위해, 통합된 홀 센서에 의해 그 스타팅이 보장되는 모터를 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 홀 센서는 비교적 고가이다. 독일 특허 출원 제 43 40 580호에는 홀 센서를 필요로 하지 않는 난방 및 에어컨디셔닝 장치의 조정기가 공지되어 있다. 거기서는 정류형 직류 모터의 확실한 스타팅을 위해, 모터 공급 전압을 주기적으로 차단하는, 타임 스위칭 소자에 의해 제어되는 차단기가 직류 모터의 전기 회로내에 배치된다. 상기 조치에 의해, 모터가 스타팅 단계에서 공급 전압의 새로운 형성시 규칙적인 시간 간격으로 회전 펄스를 얻는다. 상기 회전 펄스는 그것의 지속적인 반복에 의해 스타팅을 보장한다. 회전하는 팬의 관성에 의해, 전류 차단 동안 일초 이내의 범위만이 오버 브리지되므로, 측정 결과에 영향을 주는 측정 공기량의 감소 또는 모터의 과부하가 발생하지 않는다. 그러나, 제공된 조치에도 불구하고 모터 스타팅이 이루어지지 않거나 또는 모터가 작동 중에 어떤 이유로 인해 정지되면, 공기가 자동차 실내로부터 이송되어 온도 측정 센서를 스쳐 지날 수 없고, 그로 인해 에어컨디셔닝 조정이 잘못된 실내 온도 실제값을 전제로 이루어진다.
본 발명의 목적은 흡입 팬이 구동되지 않는 것이 직류 모터에 의해 조기에 검출되도록 구성된, 자동차 난방 및 에어컨디셔닝 장치의 조정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 조정기에 사용될 수 있는 정류형 직류 모터의 작동 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 관련 전자 장치를 가진 모터의 개략도.
도 2는 시간에 대한 신호의 파형도.
도 3은 완전한 조정기의 개략도.
도 4는 모터 제어 회로의 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 모터 2: 제어 회로
3, 4: 측정 수단 5: 비교기
7: 온도 측정 센서
첫번째 목적은 자동차 난방 및 에어 컨디셔닝 장치용 조정기에 있어서, 조정기가 제어 회로 또는 모터의 구동 권선에 접속된, 제 1 및 제 2 측정값을 측정하기 위한 측정 수단을 포함하고, 제 1 측정값이 제 1 시간 간격(Δt1) 동안 직류 모터의 구동 권선에서의 주기적 전압의 제 1 주파수(f1)에 비례하고, 제 2 측정값이 제 2 시간 간격(Δt2) 동안 직류 모터의 구동 권선에서의 주기적 전압의 제 2 주파수(f2)에 비례함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 조정기에서는 작동 중에 공지된 방식으로 구동 권선에 주기적으로 변동하는 전압이 발생한다. 독일 특허 제 43 40 580 호에 공지된 바와 같이, 상기 모터 전압은 단시간 동안 차단되어야 한다. 차단의 종료 후에, 모터는 전압의 재형성에 의해 새로운 펄스를 얻는다. 상기 펄스는 정지된 모터에서 스타팅 펄스로 작용한다. 그러나, 유사한 방식으로 전압을 차단시키지 않고 단시간 동안 일정한 전압 레벨로 유지시키는 것도 가능하다. 이로 인해, 모터가 단시간 동안 구동 에너지를 얻지 못한다. 이 조치에서도 후속하는 전압 변동에 의해 모터가 스타팅 펄스를 얻는다. 상이한 시점에서 구동 권선에 있는 전압의 주파수에 비례하는 측정값을 측정하기 위한 본 발명에 따른 수단에 의해, 모터에 구동 에너지가 공급되는지의 여부를 검출하기 위한 확실한 수단이 제공된다.
본 발명에 따른 조정기의 실시예에서, 모터 전압은 전체 모터 작동 시간 동안 주기적으로 단시간 동안 차단되거나 또는 주기적으로 단시간 동안 일정한 전압 레벨로 유지된다. 이 경우, 제 1 시간 간격(Δt1)은 직류 모터의 구동 권선에 단시간 동안 전압을 인가하지 않는 또는 일정한 전압을 인가하는 시간 간격에 직접 이어지고, 주파수 비례 측정값이 상이한 시간 간격(Δt1) 및 (Δt2) 동안 측정되어 평가된다. 제 2 시간 간격(Δt2) 동안의 주파수가 제 1 시간 간격(Δt1) 동안의 주파수 보다 크면, 모터가 확실하게 동작하고 있다는 것을 의미한다. 상기 조건이 충족되지 않으면, 공지된 방식으로 새로이 스타팅 펄스가 모터에 공급될 수 있다.
주파수 비례 측정값을 비교하고 평가하기 위해, 비교기가 제공될 수 있다. 비교기는 시간 간격(Δt1) 및 (Δt2)의 주파수 비례 측정값의 비교에 의존하는 출력 신호를 제공한다. 비교기의 출력 신호에 따라 필요한 경우 직류 모터용 스타팅 펄스가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 조정기에는 공지된 홀 센서를 포함하는 정류형 직류 모터가 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 구동 권선 옆에 보조 권선을 가진, 홀 센서 없는 정류형 직류 모터도 사용될 수 있다.
직류 모터에 주기적으로 변동하는 전압이 공급되고, 전압의 주기적 변동이 단시간 동안 이루어지지 않도록 구성된, 본 발명에 따른 정류형 직류 모터의 작동 방법은 시간 간격(Δt1) 동안 전압의 주파수(f1)에 비례하는 제 1 측정값이 제 1 시간 간격(Δt1) 동안 측정되고, 시간 간격(Δt2) 동안의 전압의 주파수(f2)에 비례하는 제 2 측정값이 후속하는 시간 간격(Δt2) 동안 측정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 주파수(f1) 및 (f2)에 비례하는 제 1 및 제 2 측정값이 서로 비교되고, 주파수(f2)에 비례하는 제 2 측정값이 주파수(f1)에 비례하는 제 1 측정값 보다 작거나 같으면, 스타팅 신호가 모터에 공급된다. 측정값이 주파수에 반비례하는 경우에는 역이 적용된다.
특별한 실시예에서는 주파수(f1) 또는 (f2)에 비례하는 측정값 중 적어도 하나로부터 직류 모터의 회전수가 결정된다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 1은 정류형(commuted) 직류 모터(1) 및 중요한 전자 부품을 개략적으로 도시한다. 모터(1)는 제어 회로(2)에 의해 전기적으로 제어된다. 모터(1)의 구동 권선에서 전압이 인출되어 측정 수단(3), (4)에 공급된다. 측정 수단(3), (4)은 시간 간격(Δt1) 또는 (Δt2)내에 모터 전압의 주파수에 비례하는 측정값을 발생시킨다.
이것에 대한 여러 가지 가능성이 공지되어 있다. 예컨대, 전압 파형의 하나의 최대치로부터 전압 파형의 다음 최대치까지의 시간이 레지스트될 수 있다. 물론, 하나의 전압 최소치로부터 다음 전압 최소치까지의 시간이 레지스트될 수도 있다. 또한, 하나의 임의의 전압값으로부터 다음 상기 임의의 전압값에 도달할 때까지의 시간이 레지스트될 수도 있다. 측정 정확도를 높이기 위해, 다수의 주기에 걸쳐 측정이 이루어질 수도 있다. 또한, 시간 간격(Δt1) 또는 (Δt2)이 부분 간격으로 세분되고, 개별 부분 간격의 측정값이 평균될 수 있다.
모든 경우, 직류 전압을 적분하는 적분기가 예컨대 시간 간격의 초기에 스타트될 수 있다. 상기 적분은 시간 간격의 종료시에 종료된다. 적분된 직류 전압의 상반값이 모터에 인가되는 전압의 주파수에 비례한다. 상반값 형성이 생략될 수도 있다.
절대 주파수값을 알 필요는 없는데, 그 이유는 지속 시간의 증가에 따라 주파수가 어떻게 되는지만이 중요하기 때문이다. 따라서, 이것을 위해서 시간 간격(Δt1) 또는 (Δt2) 동안에 얻어진 주파수 비례 신호를 아는 것으로 충분하다.
주파수 비례 측정값을 측정하기 위한 수단은 단 하나의 측정 수단 및 시간 간격(Δt1) 또는 (Δt2) 동안 측정값을 저장하기 위한 저장 소자를 포함할 수 있다.
측정 수단(3), (4)에 의해 얻어진 주파수 비례 신호의 비교를 위해, 비교기(5)가 제공된다. 비교기(5)의 출력신호가 제어 회로(2)에 공급된다. 비교기(5)의 출력 신호에 따라 필요시 스타팅 전압이 제어 회로(2)에 의해 발생된다. 이것을 위해, 주기적으로 변동하는 전압이 단시간 동안 차단되거나 또는 일정한 전압 레벨로 유지된다. 후속하는 전압 펄스는 직류 모터의 스타팅을 야기시킨다.
도 2에는 모터(1)의 구동 권선에서의 전압 파형이 도시된다. 주기적으로 변동하는 전압은 짧은 지속 시간(Δtpause) 동안 차단되거나 또는 일정한 값으로 유지된다. 시간 간격(Δtpause)의 종료시 전압 펄스에 의해 모터는 스타팅 펄스를 얻는다. 제 1 시간 간격(Δt1) 동안 전압 주파수에 비례하는 측정값이 검출된다. 동일한 것이 나중 시간 간격(Δt2) 동안 이루어진다. 따라서, 2개의 시간 간격 동안 검출된 측정값은 모터가 정확히 작동되는지에 대한 정보를 제공한다. 시간 간격(Δt2) 동안의 주파수가 시간 간격(Δt1) 동안의 주파수 보다 크면, 모터 작동이 정확히 이루어진다고 전제된다. 이에 반해, 시간 간격(Δt2) 동안의 주파수가 시간 간격(Δt1) 동안의 주파수 보다 작거나 같으면, 이것은 모터의 회전수가 감소되거나 또는 모터가 정확히 작동하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 경우가 검출되면, 제어 회로(2)에 의해 조기에 새로운 스타팅 펄스가 모터로 출력될 수 있다. 2개의 시간 간격 동안 검출된 주파수가 동일할 때도 스타팅 펄스가 출력된다. 이것을 위해, 모터 구동 권선의 전압이 다시 단시간 동안 차단되거나 또는 일정한 값에 세팅된다. 이러한 조기의 조치에 의해 모터 작동의 장애가 조기에 방지됨으로써, 온도 측정 센서에서의 측정값 에러가 예방된다.
도 3에는 완전한 조정기가 도시된다. 조정기는 정류형(commuted) 직류 모터(1)를 포함한다. 직류 모터(1)는 제어 회로(2)로부터 신호를 받는다. 모터(1)의 샤프트상에 팬 블레이드(6)가 장착된다. 공기는 자동차 실내로부터 온도 측정 센서(7)를 스쳐 흐른다. 직류모터(6) 및 팬 블레이드(6)는 흡입 팬을 형성한다. 온도 측정 센서(7)는 에어컨디셔닝 장치를 제어하기 위해 사용되는 마이크로 프로세서(8)에 접속된다. 완전한 조정기는 예컨대 난방 및 에어 컨디셔닝 장치의 조작 장치의 프론트 패널(9) 뒤에 배치된다. 프론트 패널(9)은 개구(10)를 가지며, 상기 개구(10)를 통해 공기가 자동차 실내로부터 흡입된다.
도 4에는 정류형(commuted) 직류 모터용 제어 회로가 도시된다. 제어 회로는 직류 모터의 구동 권선(W1)에 시간적으로 변동하는 전압을 공급한다. 상기 전압을 발생시키기 위해, 보조 권선(W2)이 필요하다. 구동 권선(W1)에 전압을 인가함으로써, 이것이 작동된다. 이로 인해, 보조 권선(W2)에서 전압이 유도된다. 상기 전압은 트랜지스터(T), 저항(R) 및 커패시터(C)를 포함하는 도시된 회로를 통해 공지된 방식으로 모터 회전에 의해 변동하는 전압을 구동 권선(W1)에 발생시킨다. 상응하는 회로는 예컨대 Pabst-Motoren GmbH의 센서 팬 S 2000을 작동시키기 위해 사용된다. 도시된 공지의 회로는 본 발명에 따라 스타팅 펄스를 발생시키기 위해 모터의 구동 권선의 전압을 단시간 동안 차단할 수 있는 지능 스위치(11)를 통해 비교기(5)에 접속된다.
본 발명에 따른 조정기에서는 흡입 팬이 구동되지 않는 것이 직류 모터에 의해 조기에 검출된다.

Claims (14)

  1. 정류형 직류 모터(1)에 의해 구동되는 흡입 팬, 및 직류모터(1)에 전압을 공급하는 제어 회로(2)를 포함하고, 상기 흡입 팬의 흡입 공기 흐름내에 온도 측정 센서(7)가 배치되며, 상기 제어 회로(2)는 직류 모터(1)용 스타팅 전압 및 주기적으로 변동하는 전압을 직류 모터(1)의 구동 권선에 발생시키도록 구성된, 자동차 난방 및 에어컨디셔닝 장치용 조정기에 있어서, 조정기가 제어 회로(2) 또는 모터(1)의 구동 권선에 접속된, 제 1 및 제 2 측정값을 측정하기 위한 측정 수단(3, 4)을 포함하고, 제 1 측정값이 제 1 시간 간격(Δt1) 동안 직류 모터(1)의 구동 권선에서의 주기적 전압의 제 1 주파수(f1)에 비례하고, 제 2 측정값이 제 2 시간 간격(Δt2) 동안 직류 모터(1)의 구동 권선에서의 주기적 전압의 제 2 주파수(f2)에 비례하는 것을 특징으로 하는 조정기.
  2. 제 1항에 있어서, 스타팅 전압을 발생시키기 위해, 주기적으로 변동하는 전압이 구동 권선에서 시간 간격(Δtpause) 동안 차단되거나 또는 일정한 전압 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 조정기.
  3. 제 2항에 있어서, 제 1 시간 간격(Δt1)이 전압이 차단되는 또는 전압이 일정한 레벨로 유지되는 시간 간격(Δtpause)에 직접 이어지는 것을 특징으로 하는 조정기.
  4. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 구동 권선에서 전압이 규칙적인 간격으로 단시간 동안 차단되거나 일정한 전압 레벨로 유지되는 것을 특징으로 하는 조정기.
  5. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 주파수(f1) 및 (f2)를 비교하기 위한 비교기(5)가 제공되는 것을 특징으로 하는 조정기.
  6. 제 5항에 있어서, 비교기(5)의 출력 신호가 제어 회로(2)에 공급되고, 비교기(5)의 출력 신호에 따라 스타팅 전압이 제어 회로(2)에 의해 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는 조정기.
  7. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 홀 센서를 포함하는 직류 모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 조정기.
  8. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 구동 권선 외에, 제어 회로(2)에 접속된 보조 권선을 포함하는 직류 모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 조정기.
  9. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 제 1 또는 제 2 측정값이 주파수(f1) 또는 (f2)에 반비례하는 것을 특징으로 하는 조정기.
  10. 직류 모터(1)에 주기적으로 변동하는 전압이 공급되고, 전압의 주기적 변동이 단시간 동안 이루어지지 않도록 구성된, 정류형 직류 모터의 작동 방법에 있어서, 시간 간격(Δt1) 동안의 전압의 주파수(f1)에 비례하는 제 1 측정값이 제 1 시간 간격(Δt1) 동안 측정되고, 시간 간격(Δt2) 동안의 전압의 주파수(f2)에 비례하는 제 2 측정값이 제 2 시간 간격(Δt2) 동안 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 주파수(f1) 및 (f2)에 비례하는 제 1 및 제 2 측정값이 서로 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10항 또는 11항에 있어서, 주파수(f1) 또는 (f2)에 비례하는 측정값 중 적어도 하나로부터 직류 모터의 회전수가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10항 또는 11항에 있어서, 제 1 또는 제 2 측정값이 주파수(f1) 또는 (f2)에 반비례하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 10항 또는 11항에 있어서, 주파수(f2)에 비례하는 제 2 측정값이 주파수(f1)에 비례하는 제 1 측정값 보다 작거나 같으면, 전압의 주기적 변동이 단시간 동안 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
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