KR20110093102A - 차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량에서 차량 불안정 상태를 감지하여 전동 압축기의 구동을 제한하는 차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 배터리(30)에 충전된 전원을 구동원으로 하여 구동되는 전동 압축기(50)를 구비한 차량용 공조장치의 냉방 제어에 있어서, 차량의 불안정상태를 감지하는 단계와; 차량의 불안정상태가 감지되면 상기 전동 압축기(50)의 회전수를 설정회전수로 감소시키는 단계; 그리고 차량의 불안정상태가 해소되면 상기 전동 압축기(50)를 정상 제어하는 단계를 포함하여 수행된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 하이브리드 차량의 불안정 상태에서 전동 압축기의 회전수를 제한하여 차량 주행 성능 저하를 방지할 수 있고, 엔진 정지 시간이 단축되는 현상을 방지하여 환경 오염을 방지하고 차량 연비 향상에 도움이 될 수 있다는 이점이 있다.

Description

차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING ELECTRIC COMPRESSOR FOR THE SAME}

본 발명은 차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량에서 차량 불안정 상태를 감지하여 전동 압축기의 구동을 제한하는 차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량은 화석 연료로 작동되어 환경 오염을 유발하는 엔진의 작동 시간을 줄이기 때문에 관련 기술이 지속적으로 개발되고 있다. 이와 같은 하이브리드 차량에서는 엔진과 전동모터를 동시에 차량의 구동원으로 사용한다. 즉, 시동 시나 큰 구동력이 요구되는 경우에는 엔진을 차량의 구동원으로 사용하고, 평지 주행시나 정지시 등과 같이 큰 구동력을 요구하지 않는 경우에는 전동모터를 구동원으로 사용한다.

이와 같은 하이브리드 차량에서는 전동 압축기가 사용된다. 전동 압축기는 일반적인 압축기와 구성이나 동작원리에 큰 차이가 없으나 배터리에 충전된 전원을 구동력으로 하여 구동되는 전동모터의 회전력을 전달받아 냉매를 토출한다.

이러한 경우 전동 압축기는 배터리에 충전된 전원을 이용하여 구동되므로 차량의 차속이나 엔진 회전수에 무관하게 일정한 성능을 발휘할 수 있다. 따라서 전동 압축기를 구비한 공조장치의 경우, 차량의 불안정 상태에서도 일정한 공조 성능을 구현한다.

예를 들어, 차량 엔진이 점화되고 일정시간 내나, 배터리가 과도하게 방전된 경우, 차량 주행 중 감지된 등판 경사각이 설정각도 이상인 경우나, 차량 주행에 요구되는 부하량 과도한 경우, 기어 변환시, 냉각수 온도가 과도하게 높은 경우나, 차량이 급가속하는 경우 등 차량 상태가 불안정한 경우, 전동 압축기에서 이와 무관하게 꾸준한 성능으로 전원을 소모한다면, 차량 주행을 위한 토크가 부족하여 주행 성능의 저하를 가져온다는 단점이 있었다.

또한 차량이 배터리 전원으로 주행되는 시간, 즉 엔진 구동이 중단되는 시간이 짧아져 환경 오염을 방지하고 연료 사용을 절감하는 하이브리드 차량의 장점을 얻기가 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하이브리드 차량의 불안정 상태에서 전동 압축기의 회전수를 제한하여 차량 주행 성능 저하를 방지하는 차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하이브리드 차량의 엔진 정지 시간이 단축되는 현상을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있는 차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하이브리드 차량의 전동 압축기에서 소모되는 전원을 감소시킴으로써 주행 성능 및 차량 연비 향상에 도움이 되는 차량용 공조장치 및 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 배터리에 충전된 전원을 구동원으로 하여 구동되는 전동 압축기를 구비한 차량용 공조장치의 냉방 제어에 있어서, 차량의 불안정상태를 감지하는 단계와; 차량의 불안정상태가 감지되면 상기 전동 압축기의 회전수를 설정회전수로 감소시키는 단계; 그리고 차량의 불안정상태가 해소되면 상기 전동 압축기를 정상 제어하는 단계를 포함하여 수행된다.

여기서 상기 차량의 불안정상태는, 상기 배터리 부하가 커서 차량의 주행을 위한 토크가 부족한 경우, 기어가 변환되는 때에 해당하는 경우, 엔진의 냉각수 온도가 기준온도보다 높은 경우, 차량 시동 후 일정시간 내인 경우, 배터리가 거의 방전된 경우, 차량 주행 방향의 등판 경사각이 기준각도 이상인 경우, 차량이 급가속하는 경우 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한 상기 전동 압축기 제어방법은, 차량의 불안정상태가 설정시간 이상 지속되면 상기 전동 압축기의 구동을 중지하는 단계를 더 포함하여 수행될 수도 있다.

한편 본 발명은 배터리에 충전된 전원을 엔진과 함께 구동원으로 공유하는 하이브리드 차량용 공조장치에 있어서, 상기 배터리로부터 공급되는 전원에 의하여 구동되어 냉매를 압축하는 전동 압축기; 그리고 차량의 불안정상태가 감지되면 상기 전동 압축기의 동작을 제한하고, 차량의 불안정상태가 설정시간 이상 지속되면 상기 전동 압축기의 동작을 정지시키는 공조장치 제어유닛을 포함하여 구성될 수도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 하이브리드 차량의 불안정 상태에서 전동 압축기의 회전수를 제한하여 차량 주행 성능 저하를 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명에 의한 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법에 의하면 차량의 엔진 정지 시간이 단축되는 현상을 방지하여 환경 오염을 방지하고 차량 연비 향상에 도움이 될 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 구성을 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법을 단계적으로 도시한 흐름도.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다.

우선 일반적인 하이브리드 차량은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)을 포함하여 구성된다. 상기 엔진(10)은 외부로부터 화석 연료를 공급받아 화석 연료가 연소함으로써 발생되는 물리적인 에너지를 발전기(20)와 후술할 차륜 구동모터(40)로 전달한다.

상기 발전기(20)는 상기 엔진(10)으로부터 에너지를 전달받아 이를 전기적 에너지로 전환하는 역할을 한다. 그리고 상기 발전기(20)에서 발생된 전기적 에너지는 배터리(30)에 화학적 에너지로서 충전된다.

한편 상기 배터리(30)는 충전된 에너지를 직류 전원으로 차량 내에서 전원이 요구되는 각 구성으로 공급한다. 이와 같이 공급되는 배터리(30)의 전원은 차량의 주행이나 공조장치 구동 등을 위하여 사용된다.

우선 상기 배터리(30)에서 공급되는 직류 전원이 인버터(41)로 입력되면, 상기 인버터(41)는 상기 엔진(41)이 구동하지 않는 때에 상기 배터리(30)로부터 공급된 직류 전원을 교류 전원으로 전환하여 차륜 구동모터(40)에 공급한다. 이때 상기 인버터(41)에서 발생하는 교류 전원의 주파수는 상기 차륜 구동모터(40)의 회전수를 제어하기 위하여 조절된다. 여기서 상기 차륜 구동모터(40)는 차량의 바퀴를 회전시켜 전, 후방으로 차량을 이동시키기 위한 전동모터이다.

한편 상기 차륜 구동모터(40)는 차량 시동시나 상기 배터리(30) 전원이 부족한 경우에 상기 엔진(10)으로부터 직접 구동력을 전달받을 수도 있다.

한편 상기 배터리(30) 전원은 또 다른 인버터(61)를 통해 교류 전원으로 변환되어 압축기 구동모터(60)로 공급된다. 상기 압축기 구동모터(50)는 압축기(50)를 회전시키기 위한 전동모터이다.

상기 압축기(50)는 하이브리드 차량의 공조장치 내에 구비되어 냉매를 압축하는 전동 압축기이다.

이때 상기 압축기(50)가 구비되는 하이브리드 차량의 공조장치는, 상기 전동 압축기(50)와 상기 압축기(50)에서 토출되는 냉매를 응축하여 냉매를 액화하는 응축기와, 상기 압축기(50)의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화하여 상기 응축기를 통과한 액화된 냉매를 단열팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 저온의 냉매 상태로 만드는 전자팽창밸브와, 냉매가 기화될 때의 증발 잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 상기 전동 압축기로 냉매를 귀환시키는 증발기와, 자동차의 실내외에 각각 설치되는 각종 센서들로부터 입력되는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 입력된 공조조건에 따라 상기 전동 압축기의 회전수를 제어하는 제어유닛 등으로 구성된다. 그러나 이와 같은 구성은 널리 알려진 일반적인 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.

여기서 상기 엔진(10)이나 발전기(20), 상기 차륜 구동모터(40)로 교류 전원을 공급하는 인버터(41) 등을 제어하기 위하여 하이브리드 제어유닛(100)이 구성되고, 또한 하이브리드 차량의 공조장치, 특히 상기 인버터(61)에서 발생되는 교류 전원의 주파수를 조절하여 상기 전동 압축기(50)의 회전수를 제어하기 위한 공조장치 제어유닛(200)이 구비된다.

이때 상기 공조장치 제어유닛(200)에서 상기 압축기(50)의 회전수를 제어하는 방법은, 우선 상기 공조장치 제어유닛(200)이 상기 전동 압축기(50)의 목표 회전수를 연산하기 위하여 우선 증발기 온도센서에서 측정된 현재 증발기 온도와, 현재 회전수와 목표 증발기 온도를 변수로 하여 목표 회전수를 연산한다.

여기서 상기 목표 증발기 온도는 운전자가 설정한 목표 실내온도에 대응하여 정해진다. 또한 이때 차량의 외부 및 내부의 다른 변수들을 추가적으로 고려할 수도 있다. 그리고 연산된 목표 회전수로 상기 전동 압축기(50)를 제어한다. 그리고 다시 증발기 온도를 측정하여 목표 회전수를 연산하는 과정을 반복한다.

이때 상기 공조장치 제어유닛(200)이 차량의 불안정 상태를 감지하여 상기 전동 압축기(50)의 구동을 조절할 수 있도록 하기 위하여 상기 공조장치 제어유닛(200)은 상기 하이브리드 제어유닛(100)과 통신한다. 그리고 상기 하이브리드 제어유닛(100)은 불안정 상태를 판별하여 이를 상기 공조장치 제어유닛(200)으로 통보한다.

여기서 상기 불안정 상태는, 상기 배터리(30) 부하가 커서 차량의 주행을 위한 토크가 부족한 경우나, 기어 변환시, 엔진(10)의 냉각수 온도가 기준온도보다 높은 경우, 차량 시동 후 일정시간 내인 경우, 배터리(30)가 거의 방전된 경우, 차량 주행 방향의 등판 경사각이 기준각도 이상인 경우, 차량이 급가속하는 경우 등이 될 수 있다.

상기 하이브리드 제어유닛(100)은 상기 배터리(30)와 상기 엔진(10) 상태를 감시하고, 차량 내에 구비되는 각종 센서들로부터 차량의 주행 정보나 환경 정보를 수신하여 이에 따라 차량의 불안정 상태 여부를 판별한다.

그리고 상기 공조장치 제어유닛(200)은 이와 같이 상기 하이브리드 제어유닛(100)으로부터 차량 불안정 상태를 알리는 정보를 수신하면, 상기 전동 압축기(50)의 회전수를 미리 설정된 설정회전수로 제한한다.

또한 상기 공조장치 제어유닛(200)은 상기 전동 압축기(50)의 회전수를 설정회전수로 제한한 이후에도 불안정 상태가 설정 시간 이상 유지되는 경우, 상기 전동 압축기(50)의 동작을 정지시킨다.

그리고 차량의 불안정 상태가 해제되면 상기 전동 압축기(50)를 정상적으로 동작시킨다.

이와 같은 본 발명에 의한 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법을 도 2를 참조하여 단계적으로 살펴보면, 우선 상기 하이브리드 제어유닛(100)에서 차량의 불안정 상태를 감지하면(S100), 상기 하이브리드 제어유닛(100)은 불안정 상태 정보를 상기 공조장치 제어유닛(200)으로 전송한다(S200). 이때 상기 불안정 상태는 위에서 예시한 바와 같은 상태들 중 적어도 하나가 될 수 있다.

그리고 상기 제200단계에서 차량 상태가 불안정 상태에 해당함을 수신한 상기 공조장치 제어유닛(200)은 상기 전동 압축기(50)의 작동을 제한한다(S300). 즉, 상기 전동 압축기(50)의 회전수를 미리 설정된 설정회전수로 제한하는데, 이때 상기 설정회전수는 상기 전동 압축기(50)의 최소 회전수가 될 수 있다. 상기 제300단계는 상기 공조장치 제어유닛(200)이 상기 인버터(61)에서 발생되는 교류 전원의 주파수를 상기 설정회전수에 맞게 조절함으로써 수행될 수 있다.

그리고 상기 전동 압축기(50)의 회전수를 제한한 때로부터 차량의 불안정 상태가 설정시간 이상으로 지속되는지 여부를 판별하여(S400), 설정시간이 도과된 경우에는 상기 전동 압축기(50)의 동작을 정지시킨다(S500).

한편 상기 제400단계에서 차량의 불안정 상태가 설정시간 이상 지속되지 않은 것으로 판단되거나, 상기 제500단계에서 상기 전동 압축기(50)의 작동이 정지되면 다시 상기 공조장치 제어유닛(200)은 차량의 불안정 상태가 해소되었는지 여부를 판별한다(S600). 이를 위하여 상기 하이브리드 제어유닛(100)은 차량의 불안정 상태의 해소 여부도 상기 공조장치 제어유닛(200)으로 통보한다. 예를 들어, 차량의 불안정 상태에 해당하는 경우에는 지속적으로 1을 출력하고, 차량이 불안정 상태에 해당하지 않는 경우에는 지속적으로 0을 출력하는 방식으로 통신할 수 있다.

상기 제600단계에서 차량의 불안정 상태가 해소되면, 상기 공조장치 제어유닛(200)은 상기 전동 압축기(50)를 정상적으로 작동시킨다. 즉 회전수를 제한하거나 작동을 정지시킨 상태를 해제하고, 일반적인 공조장치 제어방식에 따라 상기 전동 압축기(50)를 제어한다.

한편 상기 제 600단계에서 차량의 불안정 상태가 해소되지 않은 것으로 판단되면 압축기 작동 제한을 지속하거나, 이미 설정시간이 도과한 경우 압축기 작동 정지를 유지한다.

한편 상기 제700단계에서 압축기가 다시 정상 작동되는 경우에도 지속적으로 상기 하이브리드 제어유닛(100)에서 차량 불안정 상태 여부를 감지하고, 이를 상기 공조장치 제어유닛(200)으로 통보하여 상기 전동 압축기(50)를 제어하는 일련의 과정이 반복적으로 수행된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10:엔진 20:발전기
30:배터리 40:차륜 구동모터
41:인버터 50:전동 압축기
60:압축기 구동모터 61:인버터
100:하이브리드 제어유닛 200:공조장치 제어유닛

Claims (3)

1. 배터리(30)에 충전된 전원을 구동원으로 하여 구동되는 전동 압축기(50)를 구비한 차량용 공조장치의 냉방 제어에 있어서,
   차량의 불안정상태를 감지하는 단계와;
   차량의 불안정상태가 감지되면 상기 전동 압축기(50)의 회전수를 설정회전수로 감소시키는 단계; 그리고
   차량의 불안정상태가 해소되면 상기 전동 압축기(50)를 정상 제어하는 단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전동 압축기 제어방법은,
   차량의 불안정상태가 설정시간 이상 지속되면 상기 전동 압축기(50)의 구동을 중지하는 단계를 더 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 전동 압축기 제어방법.
3. 배터리(30)에 충전된 전원을 엔진(10)과 함께 구동원으로 공유하는 하이브리드 차량용 공조장치에 있어서,
   상기 배터리(30)로부터 공급되는 전원에 의하여 구동되어 냉매를 압축하는 전동 압축기(50); 그리고
   차량의 불안정상태가 감지되면 상기 전동 압축기(50)의 동작을 제한하고, 차량의 불안정상태가 설정시간 이상 지속되면 상기 전동 압축기(50)의 동작을 정지시키는 공조장치 제어유닛(200)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량용 공조장치.

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