KR20050112278A - 차량용 공조장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것으로서, 최대 난방모드상태에서 장시간 주행시, 탑승자의 머리측으로 향하는 열적 불쾌감을 방지하기 위하여 일정시간 경과후 최대 난방모드상태를 해제시키도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 최대 난방모드로 설정된 상태에서 소정시간 경과후, 증발기에 의해 냉각된 공기가 냉풍통로를 통과하여 디프로스트 벤트측으로 소정량 토출되도록, 템프도어가 상기 증발기 전면을 향하여 소정구간 위치까지 회동되면서 상기 냉풍통로를 개방함으로써 최대난방모드상태를 해제시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 템프도어는, 최대 난방모드 초기 설정시점부터 40분 경과후 상기 냉풍통로를 개방하도록 회동되며, 특히, 그 회동구간을 8등분으로 분할한 경우, 온풍통로를 완전히 차단하는 위치로부터 5/8구간 이내 위치까지 회동되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 공조장치의 제어방법{Control Method of Air Conditioning System for a Car}

본 발명은 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 최대 난방모드(Max Warm Mode)상태에서 장시간 주행시, 탑승자의 머리측의 온도가 높아짐으로 인해 발생되는 열적 불쾌감을 방지하기 위하여 일정시간 경과후 템프도어의 위치를 변경하여 최대 난방모드상태를 해제시키도록 함으로써, 탑승자가 느끼는 열적 쾌적성을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것이다.

자동차에는, 주위의 각종 환경변화에 따른 차실내 온도, 습도 및 공기의 환경을 적당하게 조절함으로써 탑승자에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있도록 공조장치가 설치되어 있다.

이러한 공조장치는, 그 일례로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 대칭되게 좌우 방향 또는 상하방향으로 분할된 제1 케이스 및 제2 케이스가 상호 결합되어 이루어진 케이스본체(10)를 포함하고, 상기 케이스본체(10) 내부는, 케이스본체(10)의 입구측에 형성된 공기유입구(11)로부터 블로어유닛(Blower Unit, 미도시)에 의해 유입된 공기를 출구측으로 유출하도록, 하부면으로부터 상부면측으로 굴곡 연장된 안내벽(12)에 의해 제1 공기유로(13)와 제2 공기유로(14)로 구획되어 있다.

상기 제1 공기유로(13)의 상류쪽과 하류쪽에는, 증발기(15)와 히터코어(16)가 각각 설치되어 있고, 상기 제1 공기유로(13)상에는, 상기 증발기(15)에 의해 냉각된 공기를 통과시키는 냉풍통로(C)와 상기 히터코어(16)에 의해 가열된 공기를 통과시키는 온풍통로(H)가 각각 형성되어 있고, 상기 증발기(15)와 히터코어(16) 사이에는, 상기 냉풍통로(C)와 온풍통로(H)를 선택적으로 통과하는 공기의 양을 조절하는 템프도어(Temp Door, 17)가 회동가능하게 설치되어 있다.

상기 케이스본체(10)의 출구측에는, 상기 템프도어(17)의 개도(開度)정도에 따라 공급되는 공기를 자동차 전면 유리창쪽으로 토출함으로써 자동차 유리의 성애를 제거하기 위한 디프로스트 벤트(Defrost Vent, 18), 공기를 자동차 실내의 상반부로 토출하기 위한 페이스 벤트(Face Vent, 19) 및 공기를 자동차 실내의 하반부로 토출하기 위한 플로어 벤트(Floor Vent, 20)가 각각 설치됨과 동시에, 상기 각 벤트들(18, 19, 20)을 통하여 토출되는 공기의 양을 선택적으로 조절하기 위한 디프로스트 도어(21), 페이스 도어(22), 및 플로어 도어(23)가 각각 설치되어 있다.

이와같은 공조장치의 구성에 의하면, 최대 냉방모드에서는, 도 1에 실선으로 도시된 바와 같이, 템프도어(17)를 하향으로 회전시켜 히터코어(16) 전방의 온풍통로(H)를 차단함과 동시에, 히터코어(16) 상류측의 냉풍통로(C)를 개방함으로써, 공기유입구(11)로부터 블로어 유니트에 의해 유입된 공기가 증발기(15)를 지나면서 냉각된 후, 디프로스트 벤트(18), 페이스 벤트(19), 플로어 벤트(20)를 통해 차실내로 공급되어 차실내를 냉방하게 된다. 그리고, 최대 난방모드에서는, 도 1에 점선으로 도시된 바와 같이, 상기 템프도어(17)를 상향으로 회전시켜 히터코어(16) 전방의 온풍통로(H)를 개방함으로써, 상기 블로어 유니트에 의해 유입된 공기가 히터코어(16) 하부를 지나 상기 각 벤트들(18, 19, 20)을 통해 차실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.

최근, 상기와 같은 공조장치는, 자동차의 모든 시스템이 자동화, 전자화되어 가는 추세에 따라 수동식에서 점차 고급승용차를 중심으로 전자동식(Full Auto Temperature Control ; FATC)으로 발전되어 가고 있으며, 이러한 전자동식 공조장치는 계속 확대 보급될 것으로 전망된다.

일반적으로 수동식 공조장치는, 운전자 또는 탑승자가 실내온도의 체감 정도에 따라 차실내의 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)의 중앙에 설치된 컨트롤 스위치(Control Switch)를 직접 조작하여 모드, 풍량 및 온도 등을 수동으로 선택하도록 되어 있음에 반하여, 상기 전자동식 공조장치는, 운전자가 요구하는 실내온도만을 설정하게 되면, 외부의 조건에 따라 모드, 풍량 등이 프로그램된 마이컴(Micom)에 의해 자동으로 제어되기 때문에, 주행중에 별다른 조작없이 보다 편리하면서도 안전운행을 할 수 있다.

한편, 상기 전자동식 공조장치는, 내기온도, 외기온도, 증발기, 히터코어(Heater Core)의 수온 등을 감지하는 각종 센서(Sensor) 및 컨트롤 스위치 등의 입력신호를 받아 마이컴(Micom)에서 논리적 연산을 통해 각종 모듈 모터(모드도어 모터, 템프도어 모터, 내외기도어 모터)를 제어함으로써, 실내온도를 운전자의 설정온도 상태로 유지시켜 준다.

도 2는 종래의 일례에 의한 차량용 전자동식 공조장치의 개략적인 블럭 구성도를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 종래의 차량용 전자동식 공조장치는, 차량의 실내온도를 측정하는 내기온도센서(100)와, 외부의 온도를 측정하는 외기온도센서(200)와, 히터코어의 수온을 측정하는 냉각수온센서(300)와, 자동제어할 온도를 설정하는 온도설정스위치(400)와, 상기 각 센서(100, 200, 300)의 값들과 온도제어스위치(400)의 값을 입력받아 블로워 모터(Blower Motor, 510), 템프도어 모터(520), 히터(530) 및 에어컨(A/C, 540) 등을 제어하는 마이컴(600)으로 구성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 상기 차량용 전자동식 공조장치는, 먼저, 운전자 또는 탑승자가 온도설정스위치(400)를 조작하여 차실내온도를 설정하면, 내기온도센서(100), 외기온도센서(200) 및 냉각수온센서(300)를 통해 차량의 실내온도, 외부온도 및 히터코어의 수온을 측정하여 설정된 온도와 비교하여, 설정된 온도와 측정된 온도가 동일한 경우에, 풍량과 온도를 제어하는 블로워 모터와 템프도어 모터를 동작시켜서 템프도어의 개도량을 적절히 조절함으로써 설정된 온도를 유지시킨다.

그러나, 상기한 종래의 수동식 또는 전자동식 공조장치는, 탑승자의 신체적 특성을 고려하지 않고 단순히 온도조절레벨에 의해 설정된 온도에 의해 차실내 온도를 획일적으로 제어하기 때문에, 예를들어 혹한기때 최대 난방모드상태로 장시간 주행시, 탑승자의 얼굴을 포함한 상반신측으로 향하는 열기가 높아지면서, 그 열기에 대한 불쾌감이 고조되는 문제점이 있었다.

즉, 최대 난방모드에서는, 플로어 벤트측으로 온기가 많이 토출되게 되는데, 이 때, 탑승자의 발측의 온도가 머리측의 온도보다 대략 5∼8℃ 정도 높고, 이 상태에서 장시간 주행을 하게 되면, 탑승자의 발측의 열기가 머리측으로 점차 상승되면서 머리측의 온도가 높아지게 되고, 이로 인해, 탑승자는 열적 불쾌감을 느끼게 되는 등, 탑승자에게 쾌적한 승차감을 제공할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 최대 난방모드상태에서 장시간 주행시, 탑승자의 머리측의 온도가 높아짐으로 인해 발생되는 열적 불쾌감을 방지하기 위하여 일정시간 경과후 최대 난방모드를 해제하여 디프로스트 벤트측으로 소정량의 냉풍이 토출되도록 하여 차실내온도를 적절히 제어함으로써, 차실내 쾌적성을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 공조장치의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 증발기와 히터코어 사이에 설치되어 상기 증발기에 의해 냉각된 공기를 통과시키는 냉풍통로와 상기 히터코어에 의해 가열된 공기를 통과시키는 온풍통로를 선택적으로 개폐하는 템프도어의 개도량에 따라, 차실내온도를 설정된 온도로 제어하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서,

최대 난방모드로 설정된 상태에서 소정시간 경과후, 상기 증발기에 의해 냉각된 공기가 냉풍통로를 통과하여 디프로스트 벤트측으로 소정량 토출되도록, 상기 템프도어가 상기 증발기 전면을 향하여 소정구간 위치까지 회동되면서 상기 냉풍통로를 개방함으로써 최대난방모드상태를 해제시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 템프도어는, 최대 난방모드 초기 설정시점부터 40분 경과후 상기 냉풍통로를 개방하도록 회동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 템프도어는, 그 회동구간을 8등분으로 분할한 경우, 상기 온풍통로를 완전히 차단하는 위치로부터 5/8구간 이내 위치까지 회동되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 차량용 공조장치는, 종래와 마찬가지로, 차실내온도를 측정하는 내기온도센서와, 차량 실외온도를 측정하는 외기온도센서와, 운전자의 온도설정상태를 입력하기 위한 온도설정스위치와, 상기 각 센서 및 스위치의 입력을 받아 공조케이스내의 냉풍통로와 온풍통로를 선택적으로 개폐하는 템프도어, 송풍량을 결정하는 블로워모터, 상기 냉풍통로상에 설치된 증발기 및 상기 온풍통로상에 설치된 히터코어를 제어하는 마이컴 등으로 구성되어 있으므로, 이하에서는 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 병기하고 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은, 상기와 같이 구성된 차량용 공조장치에 있어서, 겨울철과 같이 혹한기 때 최대 난방모드상태로 주행시, 차실내의 쾌적성을 향상시키기 위해 최대 난방모드 초기 설정시점부터 일정시간 경과후 템프도어의 위치를 변경하여 최대 난방모드를 해제시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로, 최대 난방모드는, 도 4에 도시된 바와 같이, 공조케이스내의 증발기(15)와 히터코어(16) 사이에 설치된 템프도어(Temp Door, 17)에 의해 상기 증발기를 거쳐 냉각된 공기를 통과시키는 냉풍통로(C)를 완전히 차단한 상태에서, 블로워 유니트에 의해 유입된 공기가 히터코어(16) 하부를 지나 차량의 각 부위와 연통되는 디프로스트 벤트(18), 페이스 벤트(19) 및 플로어 벤트(20)를 통해 차실내로 토출되게 함으로써 차실내를 난방하는 것이다.

그런데, 이러한 최대 난방모드상태에서의 장시간 주행시, 일정시간이 경과되면, 상기 플로어 벤트(20)를 통하여 탑승자의 발측으로 토출되어 탑승자의 상반신측으로 상승되는 열풍에 의해 운전자가 답답함을 느끼게 되는데, 이러한 답답함은 도 3으로부터 알수 있는 바와 같이, 최대 난방모드 초기 설정시점부터 대략 40분이 경과되면서 심해지게 된다.

도 3은, 혹한기때의 난방운행시 차실내의 평균온도분포를 평가한 시험결과를 나타낸 것이다. 도3에서의 시험조건으로서, 난방가동 후 초기 10분간은, 디프로스트 모드(Defrost Mode ; 히터코어에 의해 가열된 공기가 온풍통로(H)를 경유하여 디프로스트 벤트를 통하여 차실내 전면유리창으로 토출되도록 디프로스트 도어를 개방한 상태)로 하고, 그 후 30분간은, 믹스 모드(Mix Mode ; 상기 가열된 공기가 온풍통로(H)를 경유하여 디프로스트 벤트와 플로어 벤트의 양쪽을 통하여 차실내 전면유리창과 바닥으로 토출되도록 디프로스트 도어와 플로어 도어를 개방한 상태)로 한 것이다. 도 3에서 '◆'는 상기 디프로스트 및 페이스 벤트(18, 19)를 통하여 탑승자의 머리측으로 토출되는 공기의 온도, '■'는 상기 플로어 벤트(20)를 통하여 탑승자의 발측 으로 토출되는 공기의 온도를 표시한 것이다.

도 3을 참조하면, 디프로스트 모드시에는, 탑승자의 머리측의 온도가 발측의 온도보다 높지만, 디프로스트 모드에서 믹스모드로 전환되면서, 시간 경과에 따라 탑승자의 발측의 온도가 머리측의 온도보다 더 높아지고, 난방가동후 약 40분 경과시 머리측의 온도는, 약 25℃로 유지된다. 그러나, 외기온도가 상승하여 예컨대, 약 -10℃인 경우, 차실내에서 탑승자의 머리측의 체감온도는 약 35℃ 정도로서 매우 높아지게 되므로, 탑승자가 느끼는 열적 불쾌감은 더욱 고조되게 된다.

따라서, 본 발명은, 난방운행시 탑승자가 느끼는 열적 불쾌감을 제거하기 위하여, 상기한 시험결과를 토대로 하여 최대 난방모드 설정후 40분 경과시, 디프로스트 벤트측으로 소정량의 냉기가 토출되도록 템프도어의 개도량을 조절하여 난방기동을 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 본 발명에 따른 난방기동 제어방법은, 최대 난방모드로 설정된 상태에서 40분 경과후, 증발기에 의해 냉각된 공기가 냉풍통로(C)를 통과하여 디프로스트 벤트측으로 소정량 토출되도록, 상기 냉풍통로(C)를 차단하고 있는 템프도어를 소정구간 위치까지 회동시켜 상기 냉풍통로(C)를 개방하여 최대 난방모드상태를 해제시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 템프도어(17)는, 그 회동구간을 8등분으로 분할하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 온풍통로(H)를 완전히 차단하는 위치, 즉, 최대 냉방모드 위치로부터 5/8구간이내 위치(P1) 또는 6/8구간이내 위치(P2)까지 회동되도록 설정되며, 바람직하게는 상기 P1위치까지 회동되도록 설정된다.

상기 최대 난방모드 해제시간과 이에 연동하는 템프도어(17)의 회동구간은 마이컴에 미리 입력된 값에 의해 이루어진다.

도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 난방기동 제어방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 온도조절스위치의 조작으로 난방모드를 설정하면, 그 온도조절스위치의 위치를 검출하여(S10), 상기 온도조절스위치의 조작으로 설정되는 난방모드가 최대 난방모드인지를 판단한다(S11). 그 결과 최대 난방모드가 아니면, 설정된 난방모드를 정상적으로 수행하고(S15), 최대 난방모드이면, 최대 난방모드 설정시점부터 40분 경과하였는지를 판단한다(S12). 40분이 경과된 것으로 판단된 경우, 템프도어에 의해 차단되었던 냉풍통로(C)를 개방하여 디프로스트 벤트측으로 소정량의 냉기가 토출되도록 템프도어 구동모터를 작동시켜 템프도어를 최대 냉방모드 위치로부터 5/8구간 이내 위치로 회동시킨다(S13).

이와같이, 본 발명에서는, 최대 난방모드상태에서 주행시, 일정시간이 경과하면 최대 난방모드가 해제되도록 템프도어의 위치를 변경함으로써, 차실내의 쾌적성을 향상시킬 수가 있다.

도 6은, 상기와 같이 템프도어의 위치변경에 따른 차실내의 온도변화를 나타낸 것이다.

도 6에서, 'V-LH ', 'V-RH', 'V-LC' , 'V-RC', 'V-LH', 'V-RH'는, 각각 템프도어가 최대 냉방모드 위치에서 최대 난방모드 위치로 변경시 그 템프도어의 개도량에 따라 디프로스트 및 페이스 벤트와 플로어 벤트로 토출되는 공기 온도변화선을 표시한 것이다. 여기서, 'V-LH '와 'V-RH'는, 각각 디프로스트 및 페이스 벤트의 좌측과 우측을 통하여 탑승자의 머리측으로 토출되는 공기 온도변화선, 'V-LC '와 'V-RC'는, 각각 디프로스트 및 페이스 벤트의 좌측과 우측을 통하여 탑승자의 상반신측으로 토출되는 온도변화선, 'V-LH'와 'V-RH'는, 각각 플로어 벤트의 좌측과 우측을 통하여 탑승자의 발측으로 토출되는 온도변화선이다.

도 6을 참조하면, 최대 난방모드시 운전자의 머리측으로 토출되는 공기의 온도가 약 60℃이고, 발측으로 토출되는 공기의 온도가 약 61℃ 일때, 템프도어를 최대 냉방모드 위치로부터 6/8구간까지 회동시켜 냉풍통로(C)를 개방한 경우, 탑승자의 머리측의 온도는 약 50℃로 떨어지는 반면, 발측의 온도는 약 55℃로 떨어진다. 또한, 상기 템프도어를 최대 냉방모드 위치로부터 5/8구간까지 회동시켜 냉풍통로(C)를 개방한 경우, 탑승자의 머리측의 온도는 약 40℃로 떨어지는 반면, 발측의 온도는 약 50℃로 떨어진다.

이와같이, 본 발명에 의하면, 최대 난방모드상태에서 냉풍통로를 개방하도록 템프도어를 일정구간 만큼 회동시킴으로써, 탑승자의 머리측으로 향하는 열기를 식힐 수가 있을 뿐만 아니라, 탑승자의 머리측 온도변화의 감소 폭이 발측 온도변화의 감소 폭에 비하여 크다는 것을 알 수가 있다. 이에 의해, 탑승자가 느끼는 열적 쾌적성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 혹한기때 최대 난방모드상태에서 장시간 주행시, 일정시간 경과후 템프도어의 위치를 변경하여 최대 난방모드상태를 해제시키도록 난방기동을 제어함으로써, 탑승자의 얼굴을 포함한 상반신측으로 향하는 열적 불쾌감을 방지할 수 있으므로, 탑승자에게 보다 쾌적한 승차감을 제공할 수가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며, 당업자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.

도1은, 일반적인 차량용 공조장치의 단면도.

도2는, 종래의 일례에 의한 차량용 공조장치의 개략적인 블럭 구성도.

도3은, 난방모드시 시간경과에 따른 운전자의 머리측 온도와 발측 온도변화를 비교한 그래프.

도 4는, 본 발명에 따라 최대 난방모드 상태에서의 템프도어의 변경위치를 설명하기 위한 차량용 공조장치의 단면도.

도 5는, 본 발명에 의한 차량용 공조장치의 난방기동 제어 순서도.

도 6은, 본 발명에 따라 최대 난방모드 상태에서의 템프도어의 변경위치에 따른 운전자의 머리측 온도와 발측 온도변화를 비교한 그래프.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

15 ... 증발기

16 ... 히터코어(Heater Core)

17 ... 템프도어(Temp Door)

18 ... 디프로스트 벤트(Defrost Vent)

19 ... 페이스 벤트(Face Vent)

20 ... 플로어(Floor Vent)

C ... 냉풍통로

H ... 온풍통로

Claims (3)

1. 증발기(15)와 히터코어(Heater Core, 16) 사이에 설치되어 상기 증발기에 의해 냉각된 공기를 통과시키는 냉풍통로(C)와 상기 히터코어(16)에 의해 가열된 공기를 통과시키는 온풍통로(H)를 선택적으로 개폐하는 템프도어(Temp Door, 17)의 개도량에 따라 차실내온도를 설정된 온도로 제어하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서,

   최대 난방모드로 설정된 상태에서 소정시간 경과후, 상기 증발기(15)에 의해 냉각된 공기가 냉풍통로(C)를 통과하여 디프로스트 벤트(18)측으로 소정량 토출되도록, 상기 템프도어(17)가 상기 증발기(15) 전면을 향하여 소정구간 위치까지 회동되면서 상기 냉풍통로(C)를 개방함으로써 최대난방모드상태를 해제시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 템프도어(17)는, 최대 난방모드 초기 설정시점부터 40분 경과후 상기 냉풍통로(C)를 개방하도록 회동되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 템프도어(17)는, 그 회동구간을 8등분으로 분할한 경우, 상기 온풍통로(H)를 완전히 차단하는 위치로부터 5/8구간 이내 위치(P1)까지 회동되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.