KR20070059407A - Ｈｅｖ용 공조 시스템과 이를 이용한 난방 제어방법 - Google Patents

Ｈｅｖ용 공조 시스템과 이를 이용한 난방 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량에서 난방을 위하여 PTC 히터를 사용하는 HEV용 공조시스템 및 그를 이용한 난방 제어방법에 관한 것으로서; HEV용 공조 시스템은, 공조 케이스(10) 내의 증발기(11) 후방측에 설치되고 엔진 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 히터 코어(12)와, 상기 공조 케이스(10) 내에 설치되고 배터리에 의해 작동되어 실내를 난방시키되, 상기 PTC 히터(15)가 히터 코어(12)의 후방측에 설치되어 상기 히터 코어(12)를 통과한 공기를 가열하도록 하고, 냉각수온에 따라 다단으로 제어되는 것이고; HEV용 공조 시스템을 이용한 난방 제어방법은, 차량이 시동되면 PTC 히터(15)의 작동조건을 만족하는지를 확인하는 단계와; 히터 코어(12)를 흐르는 냉각수의 온도를 감지하는 단계와; 냉각수온에 따라 상기 PTC 히터(15)를 다단으로 제어하는 단계를 포함하는 것이다.
결과적으로 본 발명의 HEV용 공조시스템 및 그를 이용한 난방 제어방법에 따르면, 냉각수온에 따라 PTC 히터(15)를 다단으로 제어할 수 있으므로 과다한 난방 용량을 줄일 수 있어 에너지의 낭비를 방지할 수 있다.
HEV, 하이브리드, PTC 히터, 냉각수, 히터코어, 다단제어, 에너지

Description

ＨＥＶ용 공조 시스템과 이를 이용한 난방 제어방법{The Air Conditioning System for Hybrid Engine Vehicle and The Heating Control Method By It}
도 1은, 종래의 HEV용 공조 시스템이 도시된 구성도.
도 2는, 본 발명에 의한 HEV용 공조시스템이 도시된 구성도.
도 3은, 본 발명에 의한 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법이 도시된 순서도.
도 4는, 본 발명의 요부 구성인 PTC 히터의 작동 조건이 도시된 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 공조 케이스 11: 증발기
12: 히터 코어 15: PTC 히터
본 발명은 하이브리드 차량에서 난방을 위하여 PTC 히터를 사용하는 HEV용 공조시스템에 관한 것으로서, 특히 PTC 히터를 냉각수온에 따라 다단으로 제어하여 에너지의 낭비를 방지할 수 있도록 하는 HEV용 공조시스템 및 그를 이용한 난방 제어방법에 관한 것이다.
최근 배출가스의 저감을 통한 환경보존과 연비향상을 위한 차세대 환경친화적인 차량이 전세계적으로 관심의 대상이 되어 활발한 연구중에 있다. 특히, 기존의 내연기관과 전기모터라는 양방향 동력원을 이용하는 하이브리드 차량은 일본을 중심으로 개발되어 시판되고 있는 실정이다. 하이브리드 차량은 전기모터가 동력원이 될 때 별도의 발전기 및 배터리를 이용하여 구동하게 되며, 내연기관 엔진으로 구동될 때에는 배터리에 충전이 이루어지게 된다. 이와 같이 전기모터로 구동되는 동안에는 엔진으로부터 열원을 공급받을 수 없기 때문에, 하이브리드 차량은 별도의 전기히터, 예를 들면 PTC 히터를 이용하여 겨울철 난방을 시행하게 된다.
PTC 히터가 구비된 종래의 HEV용 공조시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 공조 케이스(50) 내에 구비된 증발기(51)의 공기 후류측에 설치되고 냉각수를 이용하여 난방을 실시하는 히터 코어(52)와, 상기 히터 코어(52) 사이에 삽입되어 히터 코어(52) 내의 냉각수를 가열하는 냉각수용 PTC 히터(53)와, 상기 공조 케이스(50) 내에 구비된 풋 덕트(55) 내에 설치되어 풋 덕트(55)를 통과하는 공기를 가열하는 공기용 PTC 히터(54)를 포함하여 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 HEV용 공조시스템은 난방시 보조 열원인 PTC 히타를 동시에 사용하고 있다.
차량이 시동된 후 난방모드로 시스템을 조작하면, 냉각수의 온도를 감지한다. 냉각수의 온도가 일정 이하인 상태에서 높은 난방 성능이 요구되면 공기용 PTC 히터(54)가 작동되고, 냉각수의 온도가 어느 정도 상승되면 냉각수용 PTC 히터(53)가 작동되어 실내를 난방시키게 된다.
그러나, 상기한 종래의 HEV용 공조시스템은 별개의 구성인 2개의 PTC 히터(53)(54)를 구비하여야 하며 각 PTC 히터(53)(54)가 서로 다른 시기에 작동되기 때문에 제어 회로가 복잡하게 되는 문제점이 있다.
또, 종래의 HEV용 공조시스템은 냉각수용 PTC 히터(53)가 작동되는 영역에서는 간접 가열 방식의 한계로 인하여 충분한 난방성능을 얻지 못하는 다른 문제점이 있다.
또한, 종래의 HEV용 공조시스템은 공기용 PTC 히터(54)가 풋 덕트(55) 내에 위치되어 있어 제상성능이 요구되는 경우에 디프로스트 덕트로 따뜻한 공기를 보내기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각수의 온도에 따라 PTC 히터를 다단으로 제어함으로써 에너지의 낭비를 방지할 수 있는 HEV용 공조시스템 및 그를 이용한 난방 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또, 본 발명은 토출모드와 외기온도에 따라 PTC 히터가 작동되도록 작동조건을 설정함으로써 불필요하게 PTC 히터가 작동됨에 따른 에너지 낭비를 방지할 수 있는 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 HEV용 공조 시스템에 따르면; 공조 케이스 내의 증발기 후방측에 설치되고 엔진 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 히터 코어와, 상기 공조 케이스 내에 설치되고 배터리에 의해 작동되어 실내를 난 방시키는 PTC 히터를 포함하는 HEV용 공조 시스템에 있어서, 상기 PTC 히터는 상기 히터 코어의 후방측에 설치되어 상기 히터 코어를 통과한 공기를 가열하고, 상기 히터 코어 내의 냉각수온에 따라 다단으로 제어된다.
그리고, 본 발명에 의한 HEV용 공조 시스템을 이용한 난방 제어방법에 따르면, 차량이 시동되면 PTC 히터의 작동조건을 만족하는지를 확인하는 단계와; 히터 코어를 흐르는 냉각수의 온도를 감지하는 단계와; 냉각수온에 따라 상기 PTC 히터를 다단으로 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.
또, 본 발명의 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법에 따르면, 상기 PTC 히터의 작동조건은 외기온도가 10℃ 이하이고, 블로워 스위치가 온 상태이며, 설정온도가 실내 온도 이상이면서, 토출모드가 플로어 모드, 믹스 모드, 디프 모드중 어느 하나인 것을 특징으로 하며, 온도조절 스위치가 맥스 핫의 위치에 있거나 온도조절 액추에이터의 피드백 전압값이 맥스 핫 위치에 있도록 하는 것을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법에 따르면, 상기 PTC 히터는 냉각수온이 낮을수록 단수가 증가되도록 다단 제어되고, 단수가 증가될수록 발생하는 열량이 증가되도록 한다.
상기한 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합 하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 HEV용 공조 시스템 및 이를 이용한 난방 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 HEV용 공조시스템이 도시된 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법이 도시된 순서도이며, 도 4는 본 발명의 요부 구성인 PTC 히터의 작동 조건이 도시된 블록도이다.
본 발명에 의한 HEV용 공조 시스템은, 공조 케이스(10) 내의 증발기(11) 후방측에 설치되고 엔진 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 히터 코어(12)와, 상기 공조 케이스(10) 내에 설치되고 배터리(도시 생략)에 의해 작동되어 실내를 난방시키는 PTC 히터(15)와, 상기 히터 코어(12)를 흐르는 냉각수의 온도에 따라 상기 PTC 히터(15)를 제어하는 제어부(도시 생략)로 구성된다.
여기서, 상기 PTC 히터(15)는 상기 히터 코어(12)의 후방측에 설치되어 상기 히터 코어(12)를 통과한 공기를 가열하게 된다. 그리고, 상기 PTC 히터(15)는 상기 히터 코어(12) 내의 냉각수온에 따라 다단으로 제어된다.
또, 본 발명에 의한 HEV용 공조 시스템을 이용한 난방 제어방법는, 차량이 시동되면 PTC 히터(15)의 작동조건을 만족하는지를 확인하는 제1단계와; 히터 코어(12)를 흐르는 냉각수의 온도를 감지하는 제2단계와; 냉각수온에 따라 상기 PTC 히터(15)를 다단으로 제어하는 제3단계를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제1단계의 PTC 히터(15)의 작동조건은 외기온도가 10℃ 이하이고, 블로워 스위치가 온 상태이며, 설정온도가 실내 온도 이상이면서, 토출모드가 페이스 모드(face mode)가 아닌 경우이다. 즉, 토출모드가 플로어 모드(floor mode), 믹스 모드(mix mode), 디프 모드(defrost mode) 중 어느 하나인 경우에만 PTC 히터(15)가 작동된다. 또한, 온도조절 스위치가 맥스 핫(Max. Hot)의 위치에 있거나 온도조절 액추에이터의 피드백 전압값이 맥스 핫 위치에 있어야 한다. 즉, 승객이 급속한 난방을 요구하는 경우 온도 조절 스위치를 최대 온도로 설정한다.
그리고, 토출모드를 페이스 모드 이외의 모드로 설정하는 것은, 일반적으로 승객은 페이스(face) 측보다는 풋(foot) 측이 따뜻할 때 보다 따뜻함을 느끼게 되므로, 토출모드를 페이스 모드 이외의 모드로 설정함으로써 배터리의 소모를 최소화하는 것이다.
그리고, 상기 제3단계는 냉각수온이 60℃ 이상이면 상기 PTC 히터(15)가 정지되고, 40~60℃에서는 1단, 20~40℃에서는 2단, 20℃ 이하에서는 3단이 되도록 상기 PTC 히터(15)를 제어하게 된다. 상기한 PTC 히터(15)의 단수는 작동되는 PTC 소자의 수가 증감되는 것을 의미하며, 단수가 높아질수록 작동되는 PTC 소자의 수가 증가되어 PTC 히터에 의해 발생하는 열량이 증가한다. 즉, 냉각수온이 낮을 경우에는 PTC 히터(15)에서 발생하는 열량을 증가시켜 냉각수온이 빠르게 상승되도록 하고, 냉각수온이 높을 경우에는 PTC 히터(15)에서 발생되는 열량을 줄여 냉각수온이 과다하게 상승되는 것을 방지한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 HEV용 공조시스템 및 이를 이용한 난방 제어방법은 냉각수온에 따라 PTC 히터를 다단으로 제어함에 따라 전력 소모를 최소화할 수 있다.
차량이 시동되면 PTC 히터(15)의 작동조건을 만족하는지를 확인한다. 즉, 외기온도가 10℃ 이하이고, 블로워 스위치가 온 상태이며, 설정온도가 실내 온도 이상이면서, 토출모드가 페이스 모드가 아닌 경우인지를 확인하는 것이다. 또한, 또한, 온도조절 스위치가 맥스 핫의 위치에 있거나 온도조절 액추에이터의 피드백 전압값이 맥스 핫 위치에 있는지를 확인한다.
상기한 조건을 만족하면 PTC 히터(15)가 작동되는데, 히터 코어(12)를 흐르는 냉각수의 온도에 따라 상기 PTC 히터(15)를 다단으로 제어한다. 즉, 냉각수온이 60℃ 이상이면 히터 코어(12)만을 이용하더라도 충분한 난방이 가능하므로 상기 PTC 히터(15)가 정지된다. 그리고, 냉각수온이 40~60℃라면 PTC 히터(15)를 1단으로 제어하고, 20~40℃에서는 2단으로 제어하며, 20℃ 이하에서는 3단으로 제어한다.
물론, 상기 PTC 히터(15)의 단수가 증가될수록 발생하는 열량은 증가하게 되며, 그 결과 냉각수의 온도가 난방에 요구되는 60℃ 이상까지 상승되는 시간을 대체적으로 일정하게 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 HEV용 공조 시스템과 이를 이용한 난 방 제어방법에 따르면, 냉각수온에 따라 PTC 히터(15)를 다단으로 제어할 수 있으므로 과다한 난방 용량을 줄일 수 있어 에너지의 낭비를 방지할 수 있는 다른 효과가 있다.
또, 본 발명의 HEV용 공조 시스템과 이를 이용한 난방 제어방법에 따르면, 특정한 조건하에서만 PTC 히터(15)가 작동되도록 하여 불필요하게 PTC 히터(15)가 작동되어 에너지가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 공조 케이스(10) 내의 증발기(11) 후방측에 설치되고 엔진 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 히터 코어(12)와, 상기 공조 케이스(10) 내에 설치되고 배터리에 의해 작동되어 실내를 난방시키는 PTC 히터(15)를 포함하는 HEV용 공조 시스템에 있어서.
    상기 PTC 히터(15)는, 상기 히터 코어(12)의 후방측에 설치되어 상기 히터 코어(12)를 통과한 공기를 가열하고,
    상기 히터 코어(12) 내의 냉각수온에 따라 다단으로 제어되는 것을 특징으로 하는 HEV용 공조 시스템.
  2. 차량이 시동되면 PTC 히터(15)의 작동조건을 만족하는지를 확인하는 단계와;
    히터 코어(12)를 흐르는 냉각수의 온도를 감지하는 단계와;
    냉각수온에 따라 상기 PTC 히터(15)를 다단으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PTC 히터(15)의 작동조건은, 외기온도가 10℃ 이하이고, 블로워 스위치가 온 상태이며, 설정온도가 실내 온도 이상이면서, 토출모드가 플로어 모드, 믹스 모드, 디프 모드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 PTC 히터(15)의 작동조건은, 온도조절 스위치가 맥스 핫의 위치에 있거나 온도조절 액추에이터의 피드백 전압값이 맥스 핫 위치에 있도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 PTC 히터(15)는, 냉각수온이 낮을수록 단수가 증가되도록 다단 제어되고, 단수가 증가될수록 발생하는 열량이 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 HEV용 공조시스템을 이용한 난방 제어방법.
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