KR20120061465A - 압축기의 온／오프 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기의 온/오프 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 자동차의 냉방시스템에 구비된 압축기의 토출압이 컷오프 토출압에 도달하면 상기 압축기를 정지시키고, 이후 상기 압축기의 토출압이 감소하여 구동 토출압에 도달하면 상기 압축기를 다시 구동시키는 압축기의 온/오프 제어 시스템으로서, 자동차 외기의 온도를 감지하는 외기온센서와, 상기 압축기의 토출압을 감지하는 토출압센서를 포함하는 센서부; 상기 컷오프 토출압과, 미리 설정된 범위 내의 외기온도들 각각에 대응하는 정지기간들을 저장하는 메모리; 및 상기 센서부로부터 수신한 토출압이 상기 컷오프 토출압에 도달한 것일 경우, 상기 센서부로부터 수신한 외기온도에 대응하는 정지기간을 상기 메모리로부터 읽어들인 후 읽어들인 정지기간 동안 상기 압축기를 정지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 온/오프 제어 시스템을 제공한다.

Description

압축기의 온／오프 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING ON/OFF OF COMPRESSOR}
본 발명은 압축기의 온/오프 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 냉방시스템에 구비된 압축기의 토출압이 컷오프 토출압에 도달하면 상기 압축기를 정지시키고, 이후 상기 압축기의 토출압이 감소하여 구동 토출압에 도달하면 상기 압축기를 다시 구동시키는 압축기의 온/오프 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 공조시스템이 설치된다. 그리고 공조시스템은 차실(자동차 실내)의 냉방을 위한 냉방시스템과, 차실의 난방을 위한 난방시스템과, 운전자가 설정한 공조조건에 따라 차실로 공급되는 공기의 온도, 세기, 방향 등을 조절하는 에이치백(HVAC : Heating, Ventilating and Air Conditionong) 등을 포함한다.
상기 냉방시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(11)와, 응축기(12)와, 팽창밸브(13)와, 증발기(14)와, 제어부(20)를 포함한다.
압축기(11)는 엔진(10)에 의해 구동하면서 증발기(14)로부터 인입된 저온저압의 기상 냉매를 고온고압의 기상 냉매로 압축시킨다. 응축기(12)는 압축기(11)로부터 인입된 고온고압의 기상 냉매를 응축하여 액화시키고, 팽창밸브(13)는 응축기(12)로부터 인입된 액상 냉매를 단열팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 상태로 형성한다. 팽창밸브(13)를 거친 냉매는 증발기(14)에서 주변 공기로부터 열을 흡수하여 기화된 후 압축기(11)로 유입된다. 증발기(14)에서 냉매와의 열교환을 통해 냉각된 주면 공기는 차실 냉방을 위해 차실로 공급된다. 제어부(20)는 자동차의 실내외에 설치되는 각종 센서들로부터 입력되는 정보와 사용자에 의해 입력된 공조조건에 따라 상기 압축기(11)의 냉매 토출량을 제어한다.
자동차의 냉방시스템용으로 가장 널리 사용되고 있는 압축기(11)는 사판식 압축이다. 사판식 압축기에는 클러치의 흡/탈착으로 냉방용량을 조절하는 고정 사판식 압축기와, 피스톤이 연결된 사판의 경사각 변화를 통해 냉방용량을 조절하는 가변용량 사판식 압축기가 있다. 그러나 고정 사판식 압축기의 경우, 냉방부하를 맞추기 위하여 클러치가 계속적으로 흡/탈착되기 때문에 압축기(11)의 토크 변동이 급격하게 일어나고, 이와 같은 현상은 자동차 엔진(10)에 좋지 않은 영향을 미칠 뿐만 아니라 승차감을 저하시킨다. 따라서 최근에는 자동차 공조장치용 압축기(11)로 가변용량 사판식 압축기가 주로 사용되고 있다.
한편, 압축기(11)의 토출압이 너무 높으면 냉매의 이동로로 제공되는 파이프가 손상될 수 있다. 따라서 압축기(11)의 토출압이 임계점(컷오프 토출압)에 도달하면 제어부(20)는 압축기(11)를 정지시킨다. 그리고 압축기(11) 정지 후 토출압이 감소하다가 구동 토출압에 도달하면 제어부(20)는 압축기(11)를 다시 구동시킨다.
그러나, 이와 같은 제어 방법에 따르면 압축기(11)가 정지된 시점과 압축기(11)가 다시 구동하는 시점 간 기간인 정지기간이 매우 짧게 형성된다(약 1초 정도). 따라서 상기 제어 방법은 압축기(11) 온/오프의 빈번함을 초래한다. 압축기(11) 온/오프의 빈번함은 엔진 토크량의 빈번한 변동 및 압축기(11) 토크량의 빈번한 변동을 초래하고, 이와 같은 현상은 자동차 시스템의 불안정을 유발한다. 따라서 이에 대한 개선책이 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축기 토출압이 컷오프 토출압에 도달하여 압축기가 정지된 시점과 압축기 토출압이 감소하다가 구동 토출압에 도달하여 압축기가 다시 작동하는 시점 간 기간인 정지기간을 증가시킴으로써 압축기 온/오프의 빈번함을 종래에 비해 감소시키는 압축기의 온/오프 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.
또한 본 발명은 상기 압축기의 온/오프 제어 시스템에 의해 수행되는 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 냉방시스템에 구비된 압축기의 토출압이 컷오프 토출압에 도달하면 상기 압축기를 정지시키고, 이후 상기 압축기의 토출압이 감소하여 구동 토출압에 도달하면 상기 압축기를 다시 구동시키는 압축기의 온/오프 제어 시스템으로서, 자동차 외기의 온도를 감지하는 외기온센서와, 상기 압축기의 토출압을 감지하는 토출압센서를 포함하는 센서부; 상기 컷오프 토출압과, 미리 설정된 범위 내의 외기온도들 각각에 대응하는 정지기간들을 저장하는 메모리; 및 상기 센서부로부터 수신한 토출압이 상기 컷오프 토출압에 도달한 것일 경우, 상기 센서부로부터 수신한 외기온도에 대응하는 정지기간을 상기 메모리로부터 읽어들인 후 읽어들인 정지기간 동안 상기 압축기를 정지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 온/오프 제어 시스템을 제공한다.
바람직하게 상기 메모리에 저장된 정지기간들은 상기 외기온도들이 높아짐에 따라 증가하도록 설정되어 있다.
이때, 상기 외기온도들이 높아짐에 따라 증가하는 상기 정지기간들은 최대값에 도달하면 상기 외기온도들이 높아지더라도 상기 최대값으로 고정되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은, 자동차의 냉방시스템에 구비된 압축기의 토출압이 컷오프 토출압에 도달하면 상기 압축기를 정지시키고, 이후 상기 압축기의 토출압이 감소하여 구동 토출압에 도달하면 상기 압축기를 다시 구동시키는 압축기의 온/오프 제어 방법을 제공한다. 상기 압축기 온/오프 제어 방법은, (A) 제어부가 외기온센서 및 토출압센서로부터 자동차 외기의 온도와 상기 압축기의 토출압을 전달받는 단계; (B) 상기 토출압센서로부터 전달된 토출압이 상기 컷오프 토출압에 도달한 것일 경우, 상기 제어부가 상기 외기온센서로부터 전달받은 외기온도에 대응하는 정지기간을 메모리로부터 읽어 들이는 단계; (C) 상기 제어부가 상기 압축기를 정지시키는 단계; 및 (D) 상기 제어부가 상기 정지기간이 경과한 후 상기 압축기를 다시 작동시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 압축기의 토출압이 컷오프 토출압으로부터 구동 토출압으로 떨어졌어도 미리 설정된 정지기간이 경과하기 전까지는 압축기의 구동이 정지된다. 따라서 종래에 비해 압축기 온/오프의 빈번함이 감소될 수 있고 자동차 시스템의 안정성이 높아질 수 있다.
도 1은 일반적인 자동차 냉방시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 종래의 방법에 의해 제어되는 압축기의 온/오프 변화 및 상기 압축기의 토출압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 온/오프 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3의 시스템에 의해 제어되는 압축기의 온/오프 변화 및 상기 압축기의 토출압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 압축기의 온/오프 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 압축기의 온/오프 제어 시스템 및 방법의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
본 발명에 따른 압축기의 온/오프 제어 시스템(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서부와, 제어부(110)와, 메모리(140)를 포함한다.
센서부는 외기온센서(120)와 토출압센서(130)를 포함한다. 외기온센서(120)는 자동차 외기의 온도(외기온도)를 감지한 후 제어부(110)로 전송한다. 토출압센서(130)는 자동차의 냉방시스템에 구비된 압축기(150)의 토출압을 감지한 후 제어부(110)로 전송한다.
메모리(140)는 컷오프 토출압과, 미리 설정된 범위 내의 외기온도들을 저장하고 있다. 컷오프 토출압은 냉매의 이동로로 제공되는 파이프의 손상을 방지하기 위한 임계값으로서, 차종마다 상이하게 설정될 수 있고, 사전 테스트에 의해 결정된다. 압축기(150)의 토출압이 컷오프 토출압을 초과하는 경우 상기 파이프의 손상이 초래될 수 있다. 상기 외기온도들은 자동차의 냉방시스템이 가동될 가능성이 높은 범위 내에서 미리 선택된 후 메모리(140)에 저장된다.
또한, 메모리(140)는 상기 외기온도들 각각에 대응하는 정지기간(t1)들을 저장하고 있다. 예컨대, 어느 한 차종(차종1)에서 컷오프 토출압이 25000 hPa로 설정되고, 이 컷오프 토출압에 대한 외기온도들이 10도, 20도, 30도, 40도 및 50도로 선택되었다면, 이 외기온도들 각각에 대응하는 정지기간(t1)들은 5초, 7초, 9초, 10초 및 10초로 설정되어 메모리(140)에 저장될 수 있다. 또한 다른 차종(차종2)에서 컷오프 토출압이 30000 hPa로 설정되고, 이 컷오프 토출압에 대한 외기온도들이 앞선 예와 동일하게 선택되었다면, 이 외기온도들 각각에 대응하는 정지기간(t1)들은 5초, 10초, 10초, 10초 및 10초로 설정되어 메모리(140)에 저장될 수 있다. 한편, 상기 정지기간(t1)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기(150)가 정지된 시점부터 다시 구동하는 시점 간 기간을 의미한다.
제어부(110)는 토출압센서(130)로부터 전달받은 토출압이 컷오프 토출압에 도달하면 우선 압축기(150)를 정지시킨다. 그리고 제어부(110)는 외기온센서(120)로부터 전달받은 외기온도에 대응하는 정지기간을 메모리(140)로부터 읽어 들이고, 읽어 들인 정지기간 동안 압축기(150)를 정지시킨다. 압축기(150) 정지 후 정지기간이 진행되는 도중에 압축기(150)의 토출압이 구동 토출압에 도달하여도 압축기(150)의 정지는 계속 진행된다. 여기서, 구동 토출압은 다시 작동할 수 있는 상태에 도달한 압축기(150)의 토출압으로서, 차종마다 상이하게 설정될 수 있다.
예컨대, 차종이 앞선 예의 차종1이고, 토출압센서(130)로부터 전달받은 토출압이 25000 hPa이며, 외기온센서(120)로부터 전달받은 외기온도가 30도이고, 압축기(150)의 토출압이 컷오프 토출압으로부터 구동 토출압까지 떨어지는데 걸리는 시간이 3초라면, 제어부(110)는 압축기(150)를 정지시킨 후 9초의 정지기간(t1)을 메모리(140)로부터 읽어 들인다. 그리고, 제어부(110)는 압축기(150)를 정지시킨 시점부터 9초의 시간이 경과하면 압축기(150)를 다시 작동시킨다. 이때, 제어부(110)는 압축기(150)를 정지시킨 시점부터 3초가 경과하면 다시 압축기(150)를 작동시킬 수 있음에도 불과하고 9초가 모두 경과하기 전까지 압축기(150)를 작동시키지 않는다.
한편, 외기온도가 높아질수록 압축기(150)의 토출압이 컷오프 토출압으로부터 구동 토출압까지 떨어지는데 소요되는 시간은 증가한다. 따라서 외기온도의 높아짐과 무관하게 정지기간(t1)들이 일정하게 설정되면, 압축기(150)의 토출압이 구동 토출압까지 떨어진 시점부터 압축기(150)가 다시 구동하는 시점까지의 기간은 외기온도가 높아질수록 짧아지게 된다. 이에 메모리(140)에 저장된 정지기간(t1)들은 메모리(140)에 저장된 외기온도들이 높아짐에 따라 증가하도록 설정되는 것이 바람직하다. 앞선 예의 차종1에서 정지기간(t1)들은 외기온도가 10도에서 40도로 높아짐에 따라 증가하고 있다.
그러나, 정기지간(t1)이 너무 길면 자동차 탑승자는 한여름에 불편을 겪게 된다. 따라서, 정지기간(t1)들은 외기온도들이 높아짐에 따라 증가하도록 설정되되, 정지기간(t1)들이 최대값에 도달하면 외기온도들이 높아지더라도 상기 최대값으로 고정되는 것이 바람직하다. 앞선 예의 차종1에서 정지기간은 외기온도가 40도에서 50도로 높아짐에도 불과하고 최대값인 10초로 고정되어 있다.
이하, 본 발명에 따른 압축기의 온/오프 제어 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 압축기의 온/오프 제어 방법은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1단계(S110) 내지 제5단계(S150)를 포함한다.
제1단계(S110)에서 제어부(110)는 외기온센서(120)로부터 외기온도를 전달받고, 토출압센서(130)로부터 압축기(150)의 토출압을 전달받는다.
제2단계(S120)에서 제어부(110)는 토출압센서(130)로부터 전달받은 토출압이 메모리(140)에 저장된 컷오프 토출압에 도달하였는지 여부를 판단한다. 상기 토출압이 상기 컷오프 토출압에 도달한 경우 제어부(110)는 제3단계(S130)를 수행하고, 그렇지 않은 경우 제어부(110)는 제1단계(S110)를 다시 수행한다.
제3단계(S130)에서 제어부(110)는 외기온센서(120)로부터 전달받은 외기온도에 대응하는 정지기간(t1)을 메모리(140)로부터 읽어 들이고, 제4단계(S140)에서는 압축기(150)에 정지신호를 전송한다. 상기 정지신호를 전송한 후 상기 정지기간(t1)이 경과하면 제어부(110)는 제5단계(S150)에서 작동신호를 압축기(150)에 전송한다. 한편, 제5단계(S150)를 수행한 제어부(110)는 다시 제1단계(S110)를 수행한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
100 : 압축기 온/오프 제어 시스템
110 : 제어부 120 : 외기온센서
130 : 토출압센서 140 : 메모리
150 : 압축기

Claims (4)

  1. 자동차의 냉방시스템에 구비된 압축기의 토출압이 컷오프 토출압에 도달하면 상기 압축기를 정지시키고, 이후 상기 압축기의 토출압이 감소하여 구동 토출압에 도달하면 상기 압축기를 다시 구동시키는 압축기의 온/오프 제어 시스템으로서,
    자동차 외기의 온도를 감지하는 외기온센서와, 상기 압축기의 토출압을 감지하는 토출압센서를 포함하는 센서부;
    상기 컷오프 토출압과, 미리 설정된 범위 내의 외기온도들 각각에 대응하는 정지기간들을 저장하는 메모리; 및
    상기 센서부로부터 수신한 토출압이 상기 컷오프 토출압에 도달한 것일 경우, 상기 센서부로부터 수신한 외기온도에 대응하는 정지기간을 상기 메모리로부터 읽어들인 후 읽어들인 정지기간 동안 상기 압축기를 정지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 온/오프 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메모리에 저장된 정지기간들은 상기 외기온도들이 높아짐에 따라 증가하도록 설정된 것을 특징으로 하는 압축기의 온/오프 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외기온도들이 높아짐에 따라 증가하는 상기 정지기간들은 최대값에 도달하면 상기 외기온도들이 높아지더라도 상기 최대값으로 고정되는 것을 특징으로 하는 압축기의 온/오프 제어 시스템.
  4. 자동차의 냉방시스템에 구비된 압축기의 토출압이 컷오프 토출압에 도달하면 상기 압축기를 정지시키고, 이후 상기 압축기의 토출압이 감소하여 구동 토출압에 도달하면 상기 압축기를 다시 구동시키는 압축기의 온/오프 제어 방법으로서,
    (A) 제어부가 외기온센서 및 토출압센서로부터 자동차 외기의 온도와 상기 압축기의 토출압을 전달받는 단계;
    (B) 상기 토출압센서로부터 전달된 토출압이 상기 컷오프 토출압에 도달한 것일 경우, 상기 제어부가 상기 외기온센서로부터 전달받은 외기온도에 대응하는 정지기간을 메모리로부터 읽어 들이는 단계;
    (C) 상기 제어부가 상기 압축기를 정지시키는 단계; 및
    (D) 상기 제어부가 상기 정지기간이 경과한 후 상기 압축기를 다시 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 온/오프 제어 방법.
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