KR20060019328A

KR20060019328A - 차량의 공조 시스템 및 그의 전동팬 제어방법

Info

Publication number: KR20060019328A
Application number: KR1020040067952A
Authority: KR
Inventors: 유진영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-03-03
Also published as: KR100633887B1

Abstract

본 발명은 차속을 감지하는 속도센서와 냉각수 온도센서를 구비하며 디프로스트 및 믹스모드에서 강제적으로 에어컨 압축기와 전동팬을 작동시키는 에어컨을 구비한 수동형식의 차량 공조 시스템 및 그의 전동팬 제어방법에 관한 것이다. 본 차량 공조 시스템은, 상기 에어컨의 동작을 온오프 시키는 에어컨 스위치와, 상기 에어컨의 압력을 감지하는 자동압력변환기와, 상기 에어컨 스위치의 온시 상기 자동압력변환기에서 감지된 에어컨 압력과 상기 속도 센서 및 냉각수 온도센서의 감지값에 기초하여 미리 설정된 전동팬 구동조건에 따라 상기 전동팬을 저속/고속으로 구동시키며, 상기 자동압력변환기에서 감지된 압력이 동결조건에 해당되면 상기 전동팬의 전원을 오프시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 동절기 영하 기온조건에서 불필요한 전동팬 작동을 방지하여 결빙에 의해 모터 구속시 발생하는 모터 소손을 예방할 수 있게 된다.

전동팬, 결빙방지

Description

차량의 공조 시스템 및 그의 전동팬 제어방법{system for Heating Ventilating and Air Conditioning in vehicle and method for controlling electromotive fan thereof}

도 1은 종래의 공조 시스템의 구성도,

도 2는 도 1의 공조 시스템의 전동팬 구동 조건 테이블,

도 3은 본 발명에 따른 공조 시스템의 구성도,

도 4는 도 3의 공조 시스템의 전동팬 구동 조건 테이블,

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 공조 시스템의 전동팬 구동 순서도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 이그니션 스위치 2 : 에어컨 스위치

3 : 써미스터 4 : 자동압력변환기

5 : 속도센서 6 : 냉각수온 센서

8 : ECU 9 : 전동팬

10 : 압축기

본 발명은 차량의 공조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어컨 압축기를 강제 작동시키는 디프로스트 모드 및 믹스모드를 갖는 차량의 공조 시스템에 관한 것이다.

차량에는 실내 공조 시스템(HVAC: Heating Ventilating and Air Conditioning)이 마련되어 차실 내를 적정한 온도 및 습도를 유지하여 쾌적한 환경을 조성하며, 창문의 서리 및 습기도 제거가능하다. 공조시스템은 차량의 동력장치를 이용하여 냉매를 압축하고 다시 외부 공기에 의해 응축하여 급격히 팽창 후 증발을 시킴으로 냉매가 증발시 외부의 열을 빼앗아 차가워짐으로 증발기(Evaporator)표면에 송풍을 하여 열 교환된 공기를 이용하여 찬바람을 얻게 되고, 동력 발생 장치에서 연료가 연소된 열을 이용하는데 엔진에 의해서 데워진 냉각수를 이용하여 난방기(Heater) 표면에 송풍을 하여 더운 바람을 얻는 방법을 기본으로 하여 차량 실내 공기를 제어하는 장치를 말한다.

종래의 실내 공조 시스템은, 도 1을 참조하면, 시동 스위치(101)의 온시 배터리 전원을 공급받아 동작되는 에어컨 스위치(102)와, 에어컨 스위치(102)에 연결되는 써미스터(103)와, 로우/미들/하이의 3중 압력 스위치(104)와, 에어컨 스위치(102)와 3중 압력 스위치(104)의 온오프 상태를 감지하고 속도센서(105)와 냉각수온센서(106)의 감지값을 입력받는 ECU(108)와, ECU(108)의 제어에 의해 온오프 구동되는 전동팬(109)과 압축기(110)로 구성된다.

3중 압력 스위치(104)는 에어컨 시스템의 압력상승시 미들 스위치가 작동하 여 ECU(108)로 작동신호를 보내면 전동팬(109)을 고속으로 구동시켜 압력상승을 방지하여 에어컨 시스템을 보호하는 장치이다.

에어컨 스위치(102)가 온 되어 있는 상태에서 3중 압력 스위치(104) 중 미들 스위치가 온 되면, ECU(108)는 도 2a에 도시된 전동팬 구동 조건 테이블에 기초하여, 전동팬(109)을 고속으로 구동시키고, 미들 스위치가 오프된 상태에서 냉각수 온도가 40℃이상이면 전동팬(109)을 저속으로 구동시켰다.

한편, 전동팬(108)은 에어컨 압축기(110)에 전원이 인가되거나, 에어컨 스위치(102)에 전원이 인가될 때 작동하는 두 가지 방식이 있다.

첫 번째 에어컨 압축기(110)에 전원이 인가될 때 전동팬(109)이 작동하면, 전기부하 변동으로 인한 실내 및 실외의 소음, 진동, 잡소리(NVH: Noise, Vibration, Harshness)불량 및 여름철 충방전 성능 불량이 발생한다.

두 번째는 에어컨 스위치(102)에 전원이 인가될 때 전동팬(109)이 작동하는 것이다. 실내 공조 시스템은 강제적으로 에어컨 압축기를 작동시키는 디프로스트(Defrost)나 믹스(Mix)모드를 가지며, 디프로스트 모드 및 믹스 모드는 풍향 조절 레버에 의해 선택되는데, 공조 시스템의 풍향 조절 레버(미도시)가 디프로스트(Defrost)나 믹스(Mix)모드에 위치하여 에어컨 압축기(110)가 강제적으로 작동되는 조건에서는 전동팬(109)도 상시 작동한다.

또한, 실내 공조 시스템은 수동 형식과 자동 형식 두 가지로 나뉜다. 수동 형식은 에어컨 스위치(102)에 전원을 인가하여 전동팬(109)을 작동시키는 방식이다. 그리고, 자동 형식은 도 1과 같이 외기온 센서(107)를 추가하여 외기 온도 0℃ 이하 조건에서는 에어컨 스위치(102)에 전원이 인가되어도 전동팬(109)이 작동되지 않도록 하는 것이다.

따라서, 에어컨 스위치(102)에 전원이 인가되어 전동팬(109)이 작동되는 수동 형식의 공조 시스템이 장착된 차량에서는 겨울철에 디프로스트 모드나 믹스 모드에서 강제적으로 에어컨 압축기(110)가 작동되며, 이에 따라 전동팬(108)도 상시 작동하여야 한다. 그러나, 겨울철 눈쌓임 등으로 인해서 전동팬(109)이 구속되어 있는 회전이 불가한 상태이면, 모터 소손이나 저속 레지스터 소손이 발생한다.

이에 대해, 도 2b의 테이블과 같이, 에어컨 압력이 12kgf/㎠이하, 차속 45km/h이하, 냉각수온이 40℃미만이면 전동팬(108)이 오프되도록 제어방법을 보완하였다. 그러나, 전동팬(109)에 눈이 쌓여 구속되어 있는 상태에서, 영하의 날씨에 차량을 지속적으로 아이들(idle) 상태로 방치시키면, 전원이 전동팬(109)에 지속적으로 인가되는데, 모터회전이 구속되어 있으므로 전원 소비를 하지 못하게 된다. 이에 따라, 저속 레지스터(미도시)의 내부 온도가 상승함으로 보호 회로가 작동하여 소손이 발생하게 된다. 소손 이후에는 전동팬이 저속으로 회전하지 못하고, 고속으로만 작동하여 전동팬 작동시 소음문제가 발생하며 레지스터 교환 수리가 필요하게 된다.

또한, 엔진이 웜업되지 않은 상태에서 전동팬이 작동되므로 초기 난방 성능 및 연비가 불량해진다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 동절기 영하 기온조건에서 불필요한 전동팬 작동을 방지하여 결빙에 의한 모터 구속시 발생하는 모터 소손을 예방할 수 있는 차량 공조 시스템 및 그의 전동팬 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차속을 감지하는 속도센서와 냉각수 온도센서를 구비하며 디프로스트 및 믹스모드에서 강제적으로 에어컨 압축기와 전동팬을 작동시키는 에어컨을 구비한 수동형식의 차량 공조 시스템에 있어서, 상기 에어컨의 동작을 온오프 시키는 에어컨 스위치와, 상기 에어컨의 압력을 감지하는 자동압력변환기와, 상기 에어컨 스위치의 온시 상기 자동압력변환기에서 감지된 에어컨 압력과 상기 속도 센서 및 냉각수 온도센서의 감지값에 기초하여 미리 설정된 전동팬 구동조건에 따라 상기 전동팬을 저속/고속으로 구동시키며, 상기 자동압력변환기에서 감지된 압력이 동결조건에 해당되면 상기 전동팬의 전원을 오프시키는 제어부를 포함하는 것에 의해 달성된다.

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 6kgf/㎠이하이면 상기 전동팬의 구동을 정지시키는 것이 바람직하다.

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 6kgf/㎠이하이고 상기 냉각수 온도센서의 온도가 소정 온도 이상이면 상기 전동팬을 고속으로 구동시키는 것이 바람직하다.

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 6kgf/㎠이상 15kgf/㎠이하의 범위일 때 상기 속도센서와 상기 냉각수 온도센서의 감지값에 따라 상기 전동팬을 저속/고속으로 구동시키는 것이 바람직하다.

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 15kgf/㎠이상일 때 상기 전동팬을 고속으로 구동시키는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 견지에 따르면, 상기 목적은 차속을 감지하는 속도센서와 냉각수 온도센서 및 압력센서를 구비하며 디프로스트 및 믹스모드에서 강제적으로 에어컨 압축기와 전동팬을 작동시키는 에어컨을 구비한 수동형식의 차량 공조 시스템의 전동팬 제어방법에 있어서, 에어컨 스위치의 온시 상기 각 센서에서 감지된 에어컨 압력과 차속 및 냉각수 온도에 기초하여 미리 설정된 전동팬 구동조건에 따라 상기 전동팬을 저속/고속으로 구동시키는 과정과; 상기 에어컨의 압력이 동결조건에 해당되면 상기 전동팬의 전원을 오프시키는 과정을 포함하는 것에 의해서도 달성된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 공조 시스템의 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시동 스위치(1)의 온시 배터리 전원을 공급받아 동작되는 에어컨 스위치(2)와, 에어컨 스위치(2)에 연결되는 써미스터(3)와, 에어컨 압력을 2,6,12,15.5,32kgf/㎠으로 구분하여 감지하는 자동압력변환기(APT: Automotive Pressure Transducer)(4)와, 자동압력변환기(4)에서 감지된 에어컨 압력과 속도 센서(5) 및 냉각수 온도센서(6)의 감지값을 입력받아 전동팬(9)과 압축기(10)의 온오프를 제어하는 제어부의 기능을 하는 ECU(8)로 구성된다.

본 발명에서는 자동압력변환기(APT:Automotive Pressure Transducer)를 사용하여, 에어컨 압력을 종래의 3중 압력 스위치보다 더 세분화하여 2,6,12,15.5,32kgf/㎠를 구분한다. 그리고, 겨울철에 외기온 온도가 0℃이하이면 에어컨 시스템 압력이 6kgf/㎠ 이하이므로, ECU(8)는 자동압력변환기의 압력이 6kgf/㎠일 때 외기온이 영하인 것으로 판단하고 전동팬(10)을 오프시킨다. 그러나, ECU(8)는 냉각수 온도센서(6)에서 감지된 냉각 수온이 105℃이상이면, 전동팬(10)을 고속구동시킨다.

따라서, ECU(8)는 도 4에 도시된 전동팬 구동 조건 테이블에 기초하여, 에어컨 스위치(2)가 온되어 있는 상태에서 자동압력변환기(4)에서 감지된 에어컨의 압력이 6kgf/㎠이상 15kgf/㎠이하의 범위일 때 속도센서와 냉각수 온도센서의 감지값에 따라 전동팬을 저속/고속으로 구동시키고, 에어컨의 압력이 15kgf/㎠이상일 때 전동팬을 고속으로 구동시킨다.

그리고, ECU(8)는 감지된 압력이 6kgf/㎠이하이면 전동팬(9)이 오프되게 하되, 냉각수온이 105℃이상이면 전동팬(9)을 고속으로 구동시킨다.

이하에서 도 4의 전동팬 구동 조건 테이블에 기초하여 에어컨 시스템의 압력에 따라 전동팬을 구동시키는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, S1단계에서 ECU(8)는 에어컨 스위치(2)가 온되어 있는지 확인한다. 에어컨 스위치(2)가 온되어 있으면 S2단계에서 에어컨 압력이 15.5kgf/㎠보다 큰지 확인한다. 에어컨 압력이 15.5kgf/㎠보다 크면 S10단계에서 전동팬(9)을 고속으로 구동시킨다. 에어컨 압력이 15.5kgf/㎠보다 작으면 S3단계에서 에어컨 압력이 12kgf/㎠보다 큰지 확인한다. S5단계에서 에어컨 압력이 12kgf/㎠보다 크면 차속이 80km/h를 초과하는지 판단한다. 차속이 80km/h를 초과하면 S5단계에서 냉각수 온도가 105℃를 초과하는지 판단한다. 차속이 80km/h를 초과하고 냉각수 온도가 105℃를 초과하면 S10단계에서 전동팬(9)을 고속으로 구동시킨다. S4단계와 S5단계의 판단결과 차속이 80km/h를 초과하고 냉각수 온도가 105℃를 초과하지 않으면, S12단계에서 전동팬(9)을 오프시킨다.

또한, S3단계와 S4단계의 판단결과 에어컨 압력이 12kgf/㎠이상이고 차속이 80km/h이하이면 S6단계에서 차속이 45km/이상인지 확인한다. 확인결과 차속이 45km/h이상이면 S7단계에서 냉각수 온도가 100℃를 초과하는지 판단한다. 판단결과 냉각수 온도가 100℃를 초과하면 S10단계에서 전동팬(9)을 고속으로 구동시키고, 냉각수 온도가 100℃를 초과하지 않으면 S9단계에서 냉각수 온도가 95℃를 초과하는지 판단한다. 냉각수 온도가 95℃를 초과하면 S11단계에서 전동팬(9)을 저속으로 구동시키고, 95℃ 미만이면 S12단계에서 전동팬(9)을 오프시킨다.

그리고, S6단계의 판단결과 ECU(8)는 차속이 45km/h이하이면 S8단계에서 냉각수 온도가 95℃이상인지 판단하여, 냉각수 온도가 95℃이상이면 S10단계에서 전동팬(9)을 고속으로 구동시키고, 95℃이하이면 S11단계에서 전동팬(9)을 저속으로 구동시킨다.

한편, S2단계의 판단결과 에어컨 압력이 12kgf/㎠이하인 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같은 순서로 제어한다. 에어컨 압력이 12kgf/㎠이하인 경우에는 S13단 계에서 에어컨 압력을 6kgf/㎠와 비교한다. 에어컨 압력이 6kgf/㎠이상이면, S15단계에서 차속이 80km/h를 초과하는지 판단한다. 차속이 80km/h를 초과하면 S16단계에서 냉각수 온도가 105℃를 초과하는지 판단한다. S15단계와 S16단계의 판단결과 차속이 80km/h를 초과하고 냉각수 온도가 105℃를 초과하면 S21단계에서 전동팬(9)을 고속으로 구동시킨다. 차속이 80km/h를 초과하고 냉각수 온도가 105℃ 미만이면, S23단계에서 전동팬(9)을 오프시킨다.

또한, S13단계와 S15단계의 판단결과 에어컨 압력이 6kgf/㎠이하이고 차속이 80km/h이하이면 S17단계에서 차속이 45km/h이상인지 확인한다. 확인결과 차속이 45km/h이상이면 S18단계에서 냉각수 온도가 100℃를 초과하는지 판단한다. 판단결과 냉각수 온도가 100℃를 초과하면 S21단계에서 전동팬(9)을 고속으로 구동시키고, 냉각수 온도가 100℃를 초과하지 않으면 S20단계에서 냉각수 온도가 95℃를 초과하는지 판단한다. 냉각수 온도가 95℃를 초과하면 S22단계에서 전동팬(9)을 저속으로 구동시키고, 95℃ 미만이면 S23단계에서 전동팬(9)을 오프시킨다.

이러한 구성에 따라서, 겨울철에 외기 온도가 0℃이하이면 에어컨 시스템 압력이 6kgf/㎠ 이하 조건임을 착안하여, 에어컨 압력이 6kgf/㎠ 이하일 때는 냉각수온이 105℃를 초과하는 경우에만 전동팬(10)을 구동시키므로 외기온 온도가 영하일 때 전동팬이 동작되지 않도록 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 동절기 영하 기온조건에서 불필요 한 전동팬 작동을 방지하여 결빙에 의해 모터 구속시 발생하는 모터 소손을 예방할 수 있게 된다.

Claims

차속을 감지하는 속도센서와 냉각수 온도센서를 구비하며 디프로스트 및 믹스모드에서 강제적으로 에어컨 압축기와 전동팬을 작동시키는 에어컨을 구비한 수동형식의 차량 공조 시스템에 있어서,

상기 에어컨의 동작을 온오프 시키는 에어컨 스위치와,

상기 에어컨의 압력을 감지하는 자동압력변환기와,

상기 에어컨 스위치의 온시 상기 자동압력변환기에서 감지된 에어컨 압력과 상기 속도 센서 및 냉각수 온도센서의 감지값에 기초하여 미리 설정된 전동팬 구동조건에 따라 상기 전동팬을 저속/고속으로 구동시키며, 상기 자동압력변환기에서 감지된 압력이 동결조건에 해당되면 상기 전동팬의 전원을 오프시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형식의 차량 공조 시스템.
제1항에 있어서,

상기 자동압력변환기는 상기 에어컨의 압력을 2,6,12,15.5,32kgf/㎠로 구분하여 각 압력에 대한 감지신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 수동형식의 차량 공조 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 6kgf/㎠이하이면 상기 전동팬의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 수동형식의 차량 공조 시스템.
제3항에 있어서,

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 6kgf/㎠이하이고 상기 냉각수 온도센서의 온도가 소정 온도 이상이면 상기 전동팬을 고속으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 수동형식의 차량 공조 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 6kgf/㎠이상 15kgf/㎠이하의 범위일 때 상기 속도센서와 상기 냉각수 온도센서의 감지값에 따라 상기 전동팬을 저속/고속으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 수동형식의 차량 공조 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제어부는 상기 에어컨의 압력이 15kgf/㎠이상일 때 상기 전동팬을 고속으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 수동형식의 차량 공조 시스템.
차속을 감지하는 속도센서와 냉각수 온도센서 및 압력센서를 구비하며 디프로스트 및 믹스모드에서 강제적으로 에어컨 압축기와 전동팬을 작동시키는 에어컨을 구비한 수동형식의 차량 공조 시스템의 전동팬 제어방법에 있어서,

에어컨 스위치의 온시 상기 각 센서에서 감지된 에어컨 압력과 차속 및 냉각 수 온도에 기초하여 미리 설정된 전동팬 구동조건에 따라 상기 전동팬을 저속/고속으로 구동시키는 과정과;

상기 에어컨의 압력이 동결조건에 해당되면 상기 전동팬의 전원을 오프시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형식의 차량 공조 시스템의 전동팬 제어방법.