KR20090041130A - 차량용 난방 기동제어 방법 - Google Patents

차량용 난방 기동제어 방법 Download PDF

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Abstract

겨울철에 차량 시동시 엔진의 냉각수 온도가 충분히 상승되지 않았을 경우에 실행되는 차량용 난방 기동제어 방법이 소개된다. 그 방법은, 내기온 및 외기온의 조건에 따라 차량의 방치 수준을 완전방치, 부분방치, 미방치로 구분하여 각 방치 수준에 따라 난방 기동제어의 실행 수준을 차별화하되, 미방치의 경우 난방기동제어를 실행하지 않으며, 완전/부분 방치의 경우 난방기동제어의 실행시간을 차별적으로 실행하는 것을 특징으로 한다. 난방 기동제어 실행시간은 차량의 방치 수준 이외에 차속에 따라서도 조절된다. 이러한, 난방 기동제어 방법에 따르면, 냉각수 온도센서 없이도, 차량 조건 및 탑승자의 요구에 맞는 정확한 난방 기동제어의 실행이 가능하다.
난방 기동제어, 냉각수, 온도센서

Description

차량용 난방 기동제어 방법{Method for Controlling CELO for a Vehicle}
본 발명은 차량용 난방 기동제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외기온, 내기온 및 차속을 입력값으로 이용하는 차량용 난방 기동제어 방법에 관한 것이다.
난방 기동제어(Cold Engine Lockout: "CELO")란 겨울철에 차량 시동시 엔진의 냉각수 온도가 충분히 상승되지 않았을 경우에 공조시스템으로부터의 풍량을 제한하거나, 풍향을 제어하여 저온의 바람이 탑승자에게 토출되지 않도록 하는 것을 말한다.
이러한 난방 기동제어는 난방 기동제어 작동 조건이고 공조시스템 모드가 Auto로 선택된 경우 실행되는데, 종래의 경우 난방 기동제어의 실행 유무 결정은, 도 1에 도시된 바와 같이, 히터코어로 공급되는 냉각수의 온도(HVAC 수온센서에서 측정)가 이용된다.
일례로, 외기온도 15°이하의 조건에서 냉각수 온도 45°이하일 때 난방 기동제어가 실행되며, 이때, 블로워는 로우로 작동되며, 또한, 디프로스트 모드가 실행되어 승객의 발쪽으로 찬바람이 토출되는 것이 방지된다. 이와 같은 난방 기동제 어와 관련하여 한국 특허공개공보 제2005-0111016호(2005.11.24)가 참조될 수 있다.
그러나, 위와 같은 종래 난방 기동제어 방법은 냉각수 온도센서를 필요로 하는 바, 이러한 센서의 추가로 인한 원가 상승을 야기하며, 센서 불량 시 난방 기동제어 실행될 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 냉각수 온도센서 없이도, 차량 조건 및 탑승자의 요구에 맞는 정확한 실행이 가능한 차량용 난방 기동제어 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 난방 기동제어 방법은, 내기온 및 외기온의 조건에 따라 차량의 방치 수준을 완전방치, 부분방치, 미방치로 구분하여 각 방치 수준에 따라 난방 기동제어의 실행 수준을 차별화하되, 미방치의 경우 난방기동제어를 실행하지 않으며, 완전/부분 방치의 경우 난방기동제어를 실행한다.
그리고, 난방기동제어 실행시, 외기온이 낮을수록 실행 시간을 길게 하며, 동일 외기온 또는 내기온 조건에서는 부분방치의 경우 보다 완전방치의 경우에 실행 시간을 길게 한다. 또한, 난방기동제어 실행 수준의 결정에는, 차속을 반영하여 차량의 실제 차속이 기준속도 이상일 경우, 기준속도 속도를 미만일 경우 보다 작 동시간을 더 짧게 한다. 차량이 일정속도 이상의 고속으로 주행하는 경우, 냉각수의 온도 상승이 기대되기 때문이다.
한편, 차량의 방치 수준은, 실측된 외기온 및 내기온 값을, 외기온과 내기온의 상관관계를 기초로 차량의 방치 수준을 미방치, 부분방치 또는 완전방치로 미리 구분해 둔 기준 데이터와 비교하여 결정한다. 기준 데이터는, 가로축이 외기온이고 세로축이 내기온인 그래프로 표현할 때, 방치/미방치 경계선 및 부분/완전방치 경계선은 각각 외기온과 내기온에 대하여 각각 (+)의 기울기를 갖는 선형관계를 가지며, 부분/완전방치 경계선은 방치/미방치 경계선 보다 큰 기울기를 갖되, 이들 경계선은 난방기동제어 최대 온도(예: 외기온 15℃)에서 서로 접하게 된다.
위와 같은 그래프를 기초로, 측정된 내/외기 온도가, 방치/미방치 경계선 이상일 경우 난방 기동제어는 미실행되며, 각 경계선 사이일 경우 부분 실행되며, 부분/완전방치 경계선 이하일 경우 완전 실행된다. 기준속도는 30~50km의 범위에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 40Km 정도로 설정된다.
언급된 바와 같이, 기본적으로 본 발명은 외기온 및 내기온에 따라 차량의 방치 수준을 결정하고, 그 수준에 따라 차별화된 난방 기동제어를 실행한다. 여기서, 차량의 방치 수준은, 차량이 외부 환경하에 어느 정도나 놓여져 있었던가를 말하는 것으로서, 가능한 외기온과 내기온의 조합에 대하여 3개의 수준, 즉, 미방치, 부분방치, 완전방치로 미리 분류된 기준 데이터와 실측된 외기온 및 내기온을 비교함에 의해 결정된다.
차량의 방치 수준 결정을 위한 기준 데이터는 외기온과 내기온 간의 상관관 계를 기초로 다수의 실험 및 검증을 통해 도출될 수 있다. 외기온과 내기온 간의 상관관계는, 외기온, 내기온, 외기온과 내기온의 온도차로 대표될 수 있으며, 서로 다른 다수 조합의 외기온 및 내기온 조건하에서 탑승객이 적정하다고 느끼는 온도의 바람이 토출될 수 있을 때까지 소요되는 냉각수 승온 시간 등이 고려된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 난방 기동제어 방법에 따르면, 냉각수 온도센서 없이도, 차량 조건 및 탑승자의 요구에 맞는 정확한 난방 기동제어의 실행이 가능하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 난방 기동제어 방법에 대하여 살펴본다.
도 2는 실험을 통해 도출된 기준 데이터를 알기 쉽게 그래프로 표현한 것으로서, 가로축은 외기온이며, 세로축은 내기온이다.
도 2를 참조하여 살펴보면, 외부 환경 조건하에서의 차량의 방치 여부를 구분하는 방치/미방치 경계선(미방치와 부분방치 간의 경계선)과, 부분방치와 완전방치를 구분하는 부분/완전방치 경계선은 각각 (+)의 기울기를 갖는 직선으로 나타난다. 부분/완전방치 경계선의 기울기가 방치/미방치 경계선의 기울기가 더 크며, 양 경계선은 난방기동제어 최대온도, 즉 외기온 15℃에서 서로 접한다.
구체적으로, 부분/완전방치 경계선은 외기온 -20℃, 내기온 -2℃ 조건을 저점으로 하며, 외기온 15℃, 내기온 18.5℃ 조건을 고점으로 하는 대략 직선의 형태 로 나타나며, 방치/미방치 경계선은 외기온 -20℃, 내기온 13℃ 조건을 저점으로 하며, 외기온 15℃, 내기온 18.5℃ 조건을 고점으로 하는 대략 직선의 형태로 나타난다. 다만, 방치/미방치 경계선의 경우, 외기온 10~20℃ 구간에서 거의 수평(기울기 0)하게 나타난다.
도 2에 도시된 그래프에 대하여 더 살펴보면, 일정 외기온에서의 내기온 값은 차량의 방치 수준을 결정하는 하나의 요소로서, 내기온이 대략 0℃ 이하의 값을 갖는 경우 대체로 완전방치로 분류된다. 차량 내부 온도가 0℃ 이하로 되는 것은 기온이 낮은 날의 밤이나 새벽에 발생될 수 있으며, 이 경우, 차량은 완전 방치된 상태로서 냉각수는 거의 데워져 있지 않은 확률이 높으므로, 난방 기동제어는 완전 실행된다.
또한, 부분/완전방치 경계선 상의 대표적인 외기온/내기온 값을 표시하면, -20℃/-2℃, -15℃/1℃, -10℃/4℃, -5℃/7℃, 0℃/10℃, 5℃/13℃, 10℃/16℃, 15℃/18.5℃로서, 부분방치 영역에서는 내기온이 외기온 보다 항상 높게 나타난다. 물론, 완전방치의 경우에도 내기온이 외기온 보다 높게 나타나는데(외기온 보다 내기온이 더 낮은 경우는 실제로는 없을 것이다), 이는 태양광에 의해 내기온이 상승된 결과라고 볼 수 있다. 따라서, 부분/완전방치 경계선의 설정에는, 일정 외기온 하에서 태양광에 의한 내기온의 자연 상승 정도가 고려될 필요가 있으며, 나아가, 일정 외기온 하에서 덕트로부터 유입되는 공기의 온도에 대한 탑승객 민감도 등 또한 고려될 필요가 있다.
한편, 부분/완전방치 경계선은 방치/미방치 경계선 보다 큰 기울기를 가지므 로, 부분방치 영역은 외기온이 높아질수록 점차 좁아지는 형태가 된다. 이는, 외기온이 높아질수록 난방 기동제어의 필요성이 점차 감소되는 것과 일치한다.
아래의 [표 1]을 참조하여, 위와 같이 구분될 수 있는 방치 수준에 따라 난방 기동제어의 실행이 어떻게 차별화되는지 살펴본다.
외기온(℃) 디프로스트 작동 시간(초) 믹스 작동시간(초)
부분 완전
15 30 60 30
10 40 75 30
5 50 90 30
0 60 120 30
-5 80 150 40
-10 100 180 50
-15 120 200 60
-20 140 200 60
-40 140 200 60
위의 [표 1]에서 볼 수 있듯이, 난방 기동제어에서는 디프로스트 모드와 믹스 모드가 순차 실행(구체적인 내용은 후술된다)되는데, 당연하게도, 외기온이 낮을수록 난방 기동제어 실행 시간이 길어지며, 또한, 외기온 또는 내기온이 동일한 조건일 경우, 부분방치 보다 완전방치의 경우에 난방 기동제거 실행 시간이 길다. 이와 같은 난방 기동제어 실행 시간의 설정에는, 서로 다른 다수 조합의 외기온 및 내기온 조건하에서 탑승객이 적정하다고 느끼는 온도의 바람이 토출될 수 있을 때까지 소요되는 냉각수 승온 시간이 고려된다.
한편, 난방 기동제어 실행 시간의 설정에는, 차량의 방치수준 뿐만 아니라, 차속이 고려될 필요가 있다. 즉, 냉각수가 일정 온도 데워질 수 있는 예열 시간을 고려하여 기준속도를 설정하고, 차량의 실제 차속이 기준속도 이상일 경우, 기준속도 미만인 경우 보다 난방 기동제어 실행시간(디프로스트 모드, 믹스 모드 중 어느 하나 이사의 실행시간)을 더 짧게 한다. 예로서, [표 2]에 제시된 난방 기동제어 실행시간은 기준속도 미만의 저속으로 차량이 주행하는 경우에 적용되고, 기준속도 이상의 고속으로 주행하는 차량의 난방 기동제어 실행시간은 저속 차량의 난방 기동제어 실행 시간의 1/2로 설정할 수 있다. 기준속도는 30~50Km, 바람직하게는 40km로 설정된다.
도 3을 참조하여, 난방 기동제어의 작동과정에 대하여 살펴본다.
도 3에서 보듯이, 난방 기동제어는 최초 디프로스트 모드로 작동된 후, 믹스 모드를 거쳐 Auto 모드로 전환되는 과정으로 구성된다. 디프로스트 모드에서는 블로워의 속도는 일정(이 경우, 덕트로부터 차량 실내로 유입되는 공기량이 최소가 되도록 제어된다)하며, 믹스 모드에서 블로워의 속도가 점차 상승하게 된다.
난방 기동제어에서 믹스 모드를 두고 있는 것은, 디프로스트 모드에서 냉각수가 충분히 데워지지 않아, Auto 모드 전환시 벤트를 통하여 차가운 바람이 갑자기 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 믹스 모드에서 탑승자는 벤트로부터 유입되는 공기의 온도에 천천히 적응하게 되며, 블로워의 속도는 점차적으로 빨라지도록 제어된다.
한편, 통상적으로 외기 온도 센서는 라디에이터 앞 중앙부에 장착되어 주변 공기의 온도를 감지하는 부특성 서미스터로 구성되며, 내기 온도 센서는 운전자 우측의 센터 인스트루먼트 패널 측면부에 장착되는 부특성 서미스터(NTC 저항)로 구성되어 센서 흡입구를 통해 흡입된 차량 실내 공기의 온도를 감지한다. 이러한 온도센서는 본 발명에서도 그대로 이용될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 난방 기동제어용 회로구성의 모식도,
도 2는 본 발명에 따른 난방 기동제어 실행 조건의 설명을 위한 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 난방 기동제어 방법의 실행예를 도시한 개략도이다.

Claims (3)

  1. 내기온 및 외기온의 조건에 따라 차량의 방치 수준을 완전방치, 부분방치, 미방치로 구분하여 각 방치 수준에 따라 난방 기동제어의 실행 수준을 차별화하되,
    미방치의 경우 난방기동제어를 실행하지 않으며, 완전/부분 방치의 경우 난방기동제어를 실행하고, 난방기동제어 실행시,
    외기온이 낮을수록 실행 시간을 길게 하며, 동일 외기온 또는 내기온 조건에서는 부분방치의 경우 보다 완전방치의 경우에 실행 시간을 길게 하며,
    차속을 반영하여 차량의 실제 차속이 기준속도 이상일 경우, 기준속도 미만인 경우 보다 작동시간을 더 짧게 하는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 기동제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    차량의 방치 수준은, 실측된 외기온 및 내기온 값을, 외기온과 내기온의 상관관계를 기초로 차량의 방치 수준을 미방치, 부분방치 또는 완전방치로 미리 구분해 둔 기준 데이터와 비교하여 결정하되,
    상기 기준 데이터는, 가로축이 외기온이고 세로축이 내기온인 그래프로 표현할 때, 방치/미방치 경계선 및 부분/완전방치 경계선은 각각 외기온과 내기온에 대하여 각각 (+)의 기울기를 갖는 선형관계를 가지며, 부분/완전방치 경계선은 방치/미방치 경계선 보다 큰 기울기를 갖되, 이들 경계선은 난방기동제어 최대 온도에서 서로 접하는 그래프로 표현되는 것을 특징을 하는 차량용 난방 기동제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 기준속도는 30~50Km의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 기동제어 방법.
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