KR20120100574A - 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법 - Google Patents

열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉온장고의 내부온도가 목표온도가 되도록 열전소자 모듈에 전압을 공급하되, 상기 열전소자 모듈과 온도센서 사이의 온도 응답성 지체분을 감안하여 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어함으로써, 냉온장고 내부의 온도 편차를 최소화 함과 아울러 냉온장고 내부 온도의 과도한 오버슈팅을 방지하여 탑승자의 화상 상해 및 내용물의 변질과 변형을 방지할 수 있는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법{Cooling and heating box for a vehicle using thermoelectric element module and its control method}
본 발명은 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉온장고의 내부온도가 목표온도가 되도록 열전소자 모듈에 전압을 공급하되, 상기 열전소자 모듈과 온도센서 사이의 온도 응답성 지체분을 감안하여 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어할 수 있는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근에 생산되는 차량에는 간단한 음료수 캔이나 소량의 음식물을 보관하기 위해 냉온장고를 설치하고 있으며, 이 냉온장고는 도 1에 보인 바와 같이 주로 조수석 앞에 위치된 글로브 박스(G)나, 전석의 중앙부에 위치된 콘솔 박스(C) 또는 후석 중앙에 위치된 암레스트(A) 등의 내부 공간에 설치되는데, 이하에서는 본 출원인이 출원한 공개특허공보 제2007-69058호에 개시된 암레스트의 내부 공간에 설치된 냉온장고를 기준으로 설명한다.
도 2는 상기 문헌에 개시된 발명을 도시한 도면으로서 냉온장고(1)는 일측이 개방된 저장실(10)과, 상기 저장실(10)의 개방부를 개폐하는 커버(20)와, 상기 저장실(10)의 하부에 설치되는 열전소자 모듈(40)과, 상기 저장실(10)의 하측에 상기 열전소자 모듈(40)과 연통하도록 설치되는 덕트(30)와, 상기 덕트(30)내에 설치됨과 아울러 차량 실내의 공기를 흡입하여 상기 열전소자 모듈(40)의 일측과 열교환시키는 팬(35)으로 이루어진다.
또한, 상기 냉온장고(1)의 내측에는 냉온장고(1) 내부의 온도를 측정할 수 있도록 온도센서(50)가 설치되어 있다.
상기와 같은 구조의 냉온장고(1)는 사용자가 냉장모드 또는 온장모드로 그 모드를 전환하여 사용하고자 하는 경우 사용자가 제어버튼(또는 모드전환 버튼)을 누르게 되면 냉온장고(1)에 공급되고 있던 전압의 극성이 반대로 전환되고, 이로 인해 한쪽에서는 흡열하고 반대쪽에서는 방열하던(또는 그 역으로 작동하던) 열전소자 모듈(40)의 기능이 전환되어 내용물을 냉장 또는 온장하게 된다.
그리고, 상기한 냉온장고(1)는, 상기 냉온장고(1)의 목표온도에 따라 상기 열전소자 모듈(40)을 온오프 제어하게 된다. 여기서, 상기 목표온도는 상기 온도센서(50)에 의한 냉온장고(1)의 온오프 제어온도이다.
즉, 온장모드를 일예로 설명하면, 상기 냉온장고(1)의 내측에 설치된 온도센서(50)를 통해 냉온장고(1) 내부의 온도를 검출하여 상기 검출한 온도가 냉온장고(1)의 목표온도에 도달하면 상기 열전소자 모듈(40)로 공급되는 전원을 오프하고, 냉온장고(1) 내부의 온도가 일정온도 이상 떨어지면 다시 열전소자 모듈(40)로 전원을 공급하게 되는 것이다.
이때, 상기 열전소자 모듈(40)에 전원이 공급되면, 열전소자 모듈(40)은 급속도로 온도가 상승되며, 이 온도가 전도에 의해 냉온장고(40) 내부의 내용물로 전달되게 된다.
그러나, 열 전도 속도보다 상기 열전소자 모듈(40)의 온도 상승 속도가 빠르기 때문에, 상기 온도센서(50)를 통한 검출 온도가 냉온장고(1)의 목표온도에 도달했는지의 여부에 따라 상기 열전소자 모듈(40)을 제어하게 되면, 상기 열전소자 모듈(40)의 온도 급상승에 따른 냉온장고(1) 내부의 온도 편차가 크게 발생하는 문제가 있다.
즉, 상기 열전소자 모듈(40)은 전원공급시 온도가 급상승하는데 반해, 이 급상승하는 온도가 상기 온도센서(50)에까지 전도되는 속도는 느리므로, 즉, 상기 열전소자 모듈(40)의 온도 상승속도에 비해 상기 온도센서(50)의 온도 응답성이 느리기 때문에 상기 온도센서(50)를 통해 검출된 온도가 상기 냉온장고(1)의 목표온도에 도달한 시점에서 상기 열전소자 모듈(40)에 공급되는 전원을 제어하게 되면, 상기 열전소자 모듈(40)의 온도 급상승에 의해 열전소자 모듈(40)의 상단부 부분이 과열되고, 이로인해 냉온장고(1) 내부의 온도 편차가 크게 발생함과 동시에 냉온장고(1) 내부 온도의 과도한 오버슈팅 발생으로 탑승자의 화상 상해와 내용물이 변질 및 변형되는 문제가 있었다.
도 3은 종래의 차량용 냉온장고 내부의 온도 측정 위치를 표시한 도면이고, 도 4는 도 3의 냉온장고 내부의 위치별 온도 값을 나타낸 그래프이며, 도 5는 종래의 차량용 냉온장고에서 열전소자 모듈과 온도센서사이의 온도 응답성 지체로 인해 목표온도 보다 과도한 오버슈팅이 발생한 경우를 나타내는 그래프이다.
보는 바와 같이, 상기 냉온장고(1) 내부의 열전소자 모듈(40) 상단부에서 과열부가 발생하여 냉온장고(1) 내부의 온도 편차가 크게 발생함을 알 수 있고, 이로인해 도 5와 같이 상기 열전소자 모듈(40) 상단부에서는 목표온도 보다 과도한 오버슈팅이 발생하여 탑승자의 화상 상해와, 내용물이 변질 및 변형되는 문제가 발생하게 되는 것이다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉온장고의 내부온도가 목표온도가 되도록 열전소자 모듈에 전압을 공급하되, 상기 열전소자 모듈과 온도센서 사이의 온도 응답성 지체분을 감안하여 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어함으로써, 냉온장고 내부의 온도 편차를 최소화 함과 아울러 냉온장고 내부 온도의 과도한 오버슈팅을 방지하여 탑승자의 화상 상해 및 내용물의 변질과 변형을 방지할 수 있는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 실내에 설치된 냉온장고의 일측에 설치됨과 아울러 공급받는 전압의 극성에 따라 냉온장고 내에 열을 공급하여 온장모드를 수행하거나 열을 흡수하여 냉장모드를 수행하는 열전소자 모듈과, 상기 열전소자 모듈로 공급되는 전압을 가변 제어하여 상기 냉온장고를 목표온도로 조절하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 냉온장고의 내부온도가 상기 목표온도가 되도록 상기 열전소자 모듈에 전압을 공급하되, 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 열전소자 모듈로 공급되는 전압을 가변 제어하여 냉온장고를 목표온도로 조절하도록 이루어진 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법에 있어서, 탑승자가 냉온장고의 제어버튼을 눌러 냉온장고를 제어하는 제1단계와, 상기 제1단계를 통한 냉온장고 제어시, 온장모드 인지 또는 냉장모드 인지를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계의 판단결과, 온장모드이면, 상기 냉온장고의 내부온도가 상기 목표온도가 되도록 상기 열전소자 모듈에 전압을 공급하되, 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하는 제3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 냉온장고의 내부온도가 목표온도가 되도록 열전소자 모듈에 전압을 공급하되, 상기 열전소자 모듈과 온도센서 사이의 온도 응답성 지체분을 감안하여 상기 목표온도의 65~80%에 해당하는 온도에서부터 듀티비를 감소하도록 제어함으로써, 냉온장고의 저장실내 온도 편차를 최소화하면서 온도를 상승시킬수 있고, 목표온도인 최대허용온도를 넘지 않도록 제어할 수 있어 온도 제어성이 향상된다.
또한, 저장실내 온도의 과도한 오버슈팅이 방지되어 탑승자의 화상 상해 및 내용물의 변질과 변형도 방지된다.
도 1은 일반적인 차량의 내부에 냉온장고가 설치된 경우를 나타낸 개략도,
도 2는 종래의 차량용 냉온장고를 나타낸 단면도,
도 3은 종래의 차량용 냉온장고 내부의 온도 측정 위치를 표시한 도면,
도 4는 도 3의 냉온장고 내부의 위치별 온도 값을 나타낸 그래프,
도 5는 종래의 차량용 냉온장고에서 열전소자 모듈과 온도센서사이의 온도 응답성 지체로 인해 목표온도 보다 과도한 오버슈팅이 발생한 경우를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 냉온장고를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 냉온장고에서 열전소자 모듈을 나타낸 사시도,
도 8은 온장모드시 냉온장고의 내부온도에 따른 듀티비의 변화를 나타낸 그래프,
도 9는 온장모드시 냉온장고의 작동시간에 따른 냉온장고의 내부온도를 나타낸 그래프,
도 10은 목표온도의 80%초과와, 65~80%와, 65%미만에 각각 해당하는 온도에서부터 듀티비의 감소 제어시 냉온장고의 내부온도를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고(100)는, 도 1과 같이, 통상 조수석 앞에 위치된 글로브 박스(G)나, 앞좌석의 중앙부에 위치된 콘솔 박스(C) 또는 뒷좌석 중앙에 위치된 암레스트(A) 등의 내부 공간에 설치된다.
상기 냉온장고(100)는, 음식물을 보관하기 위한 저장실(110)과, 상기 저장실(110)을 개폐하는 커버(120)와, 상기 냉온장고(100)의 저장실(110) 일측에 설치됨과 아울러 공급받는 전압의 극성에 따라 저장실(110)내에 열을 공급하여 온장모드를 수행하거나 열을 흡수하여 냉장모드를 수행하는 열전소자 모듈(140)과, 상기 저장실(110)의 하측에 설치되어 상기 열전소자 모듈(140)과 연통하는 덕트(130)와, 상기 덕트(130)내에 설치됨과 아울러 덕트(130)내로 공기를 흡입하여 상기 열전소자 모듈(140)의 일측과 열교환시키는 팬(135)과, 상기 냉온장고(100)를 제어하는 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 저장실(110)의 둘레에는 단열재가 충전되어 있어 주변의 열에 의해 저장실(110) 내부의 온도가 변하는 것을 최소화하게 된다.
아울러, 상기 커버(120)는 저장실(110)의 상부에 개폐가능하게 설치되어 저장실(110)에 저장된 음식물 등을 쉽게 인출할 수 있도록 되어 있다.
상기 열전소자 모듈(140)은 상기 저장실(110)내의 바닥부에 설치되며, 서로 일정간격 이격되어 복수개가 설치된다.(도면에서는 2개 설치함)
이러한, 상기 열전소자 모듈(140)은, 도 7과 같이 N형 반도체 열전소자(141a)와 P형 반도체 열전소자(141b)가 교대로 배열되며, 이들 반도체 열전소자(141a,141b)들은 전기적으로 직렬 접속되어 있는데, 이를 위해 반도체 열전소자(141a,141b)들의 상부 및 하부 표면에는 각각 상부전극연결판(142a)과 하부전극연결판(142b)이 반도체 열전소자(141a,141b)들에 직렬로 연결되도록 교대로 반도체 열전소자(141a,141b)의 표면에 납땜에 의해 부착되어 있다.
이때, 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 DC 전원은 하부전극연결판(142b)의 좌,우 양측을 통해 공급된다.
또한, 상기 상부전극연결판(142a) 및 하부전극연결판(142b)의 외측면에는 각각 금속화된 세라믹 기판(143a,143b)이 설치된다.
이와 같이, 상기 N형 및 P형 반도체 열전소자(141a,141b)들과 상하부전극연결판(142a,142b) 및 세라믹 기판(143a,143b)이 함께 조립되어 열전소자 모듈(140)을 구성하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 열전소자 모듈(140)에 전선을 연결하여 DC 전원을 공급하게 되면 전압의 극성에 따라 한 쪽은 흡열작용을 하고 반대 쪽은 방열작용을 하게 된다.
즉, 열전소자 모듈(140)의 하부전극연결판(142b)의 좌우측을 통해 전원을 공급할 때 N형 반도체 열전소자(141a)측이 +(plus)가 되고, P형 반도체 열전소자(141b)측이 -(minus)가 되도록 DC 전원을 공급하게 되면, 전류가 N형 반도체 열전소자(141a)로부터 P형 반도체 열전소자(141b)로 흐르게 되고, 이때 펠티에(Peltier) 효과(두 종류의 금속을 접합하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상)에 의해 열전소자 모듈(140)의 상부에는 흡열작용이 일어나고, 하부에는 방열작용이 일어나게 된다.
이와 반대로 열전소자 모듈(140)에 전원을 공급할 때 P형 반도체 열전소자(141b)측이 +(plus)가 되고, N형 반도체 열전소자(141a)측이 -(minus)가 되도록 DC 전원을 공급하게 되면, 이번에는 전류가 P형 반도체 열전소자(141b)로부터 N형 반도체 열전소자(141a)로 흐르게 되고, 펠티에(Peltier) 효과에 의해 열전소자 모듈(140)의 상부에는 방열작용이 일어나고 하부에는 흡열작용이 일어나게 된다.
이를 달리 표현하면, N형 반도체 열전소자(141a)측을 +극, P형 반도체 열전소자(141b)측을 -극이 되도록 DC 전원을 공급하는 N-P형 반도체 열전소자인 경우 그 상부는 냉각 접합부(CJ, Cooling Junction)로서 기능하고, 그 하부는 가열 접합부(HJ, Heating Junction)로서 기능하며, 반대로 P형 반도체 열전소자(141b)측을 +극, N형 반도체 열전소자(141a)측을 -극이 되도록 전원의 극성을 바꾸어 전원을 공급하면 P-N형 반도체 열전소자로 되어 냉각 접합부(CJ)와 가열 접합부(HJ)의 위치 및 기능이 서로 바뀌게 된다.
상기와 같은 기능을 가진 열전소자 모듈(140)은 냉온장고(100)의 저장실(110)내 바닥부에 설치되어 전류의 흐름 방향에 따라 냉장모드시에는 저장실(110)에 대해 흡열작용을 하여 저장실(110)을 냉장(냉각)하게 되고, 온장모드시에는 저장실(110)에 대해 방열작용을 하여 저장실(110)을 온장하게 된다.
한편, 상기 열전소자 모듈(140)은 상기 저장실(110)쪽의 흡열(또는 방열)작용시 그 반대쪽에서는 방열(또는 흡열)작용이 원활하게 이루어져야 저장실(110)쪽의 흡열(또는 방열)성능이 향상되므로, 저장실(110)의 반대쪽인 열전소자 모듈(140)의 하부에는 방열핀(145)이 설치된다.
이때, 상기 열전소자 모듈(140)의 방열핀(145)을 통한 흡열 또는 방열작용이 원활하게 이루어지도록 상기 저장실(110)의 하측에는 열전소자 모듈(140)과 연통하는 덕트(130)가 설치되고, 상기 덕트(130)의 내부에는 팬(135)이 설치된다.
상기 덕트(130)는 실내측과 연결된 흡입덕트(131)와 실외측과 연결된 배출덕트(132)로 이루어져 차량의 실내측과 실외측을 서로 연통시키게 된다.
따라서, 상기 팬(135)의 작동시 덕트(130)내로 유입된 실내측 공기가 상기 방열핀(135)과 열교환한 후 실외측으로 배출되게 되어, 상기 열전소자 모듈(140)의 방열핀(135)을 통한 흡열 또는 방열작용이 원활하게 이루어지게 되고, 결국 상기 열전소자 모듈(140)의 저장실(110)쪽의 흡열 또는 방열작용 성능이 향상되게 된다.
한편, 상기 냉온장고(100)의 저장실(110) 바닥부에는 상기 열전소자 모듈(140)과 일정간격 이격된 위치에 온도센서(160)가 설치된다. 상기 온도센서(160)는 저장실(110) 내부의 온도를 검출하여 후술하는 제어부(150)로 전송하게 된다.
그리고, 상기 열전소자 모듈(140)에 전압이 공급되면, 상기 열전소자 모듈(140)의 방열부(발열부)는 급속도로 온도가 상승되며, 이 온도가 전도에 의해 상기 저장실(110)내의 내용물(음식물)로 전달되게 된다.
이때, 열 전도 속도보다 상기 열전소자 모듈(140)의 온도 상승 속도가 빠르기 때문에, 상기 온도센서(160)를 통한 저장실(110)내 검출 온도가 냉온장고(100)의 목표온도에 도달한 시점을 기준으로 상기 열전소자 모듈(140)을 온오프 제어하게 되면, 상기 열전소자 모듈(140)의 온도 급상승으로 인하여 저장실(110) 내부의 온도 편차가 발생하게 된다.
즉, 상기 열전소자 모듈(140)과 온도센서(160)사이의 온도 응답성 지체로 인해 목표온도 보다 과도한 오버슈팅이 발생하게 되는 것이다.
상기와 같이, 열 전도 속도 보다 상기 열전소자 모듈(140)의 온도 상승 속도가 빠르므로, 상기 저장실(110)의 내부 전체가 균일한 온도로 상승되도록 하기 위해서는 후술하는 제어부(150)를 통해 적정한 온도 제어로직이 필요하다.
상기 제어부(150)는, 상기 열전소자 모듈(140)로 공급되는 전압을 가변 제어하여 상기 냉온장고(100)를 목표온도로 조절하게 되는데, 즉, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도가 되도록 상기 열전소자 모듈(140)에 전압을 공급하되, 상기 열전소자 모듈(140)과 온도센서(160) 사이의 온도 응답성 지체분을 감안하여, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하게 된다.
이때, 상기 제어부(150)는, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하게 된다.
좀더 상세히 설명하면, 상기 제어부(150)는, PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비를 조절하여 상기 열전소자 모듈(140)로 공급되는 전압을 가변 제어하므로, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 듀티비를 일정범위까지 감소하도록 제어하는 것이다.
여기서, 상기 목표온도는, 상기 냉온장고(100) 내부의 최대허용온도인 것이 바람직하며, 만일, 상기 냉온장고(100)의 온오프 제어온도를 기준으로 로직 설정시 상기 목표온도는 상기 냉온장고(100)의 내측에 설치된 온도센서(160)에 의한 냉온장고(100)의 온오프 제어온도인 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 듀티비를 감소하도록 제어함으로써, 냉온장고(100)의 저장실(110)내 온도 편차를 최소화하면서 온도를 상승시킬수 있고, 목표온도인 최대허용온도를 넘지 않도록 제어가 가능하다. 이로인해, 저장실(110)내 온도의 과도한 오버슈팅을 방지하여 탑승자의 화상 상해 및 내용물의 변질과 변형을 방지할 수 있다.
도 8은 온장모드시 냉온장고의 내부온도에 따른 듀티비의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 9는 온장모드시 냉온장고의 작동시간에 따른 냉온장고의 내부온도를 나타낸 그래프로서, 보는 바와 같이, 냉온장고(100)의 작동 초기에는 상기 열전소자 모듈(140)로 듀티비 100%의 전압이 공급됨에 따라 냉온장고(100)의 내부온도가 상승하게 되고, 이후 냉온장고(100)의 내부온도가 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터는 듀티비가 50%까지 점차 하강되도록 제어함으로써, 도 9와 같이 냉온장고(100)의 내부온도가 목표온도(최대허용온도)를 넘지 않도록 제어됨을 알 수 있다.
도 9에서 보면, 목표온도의 65~80%에 해당하는 온도에서부터 듀티비를 감소 제어하는 듀티비 감소 제어구간에서는, 듀티비를 감소 제어하더라도 상기 열전소자 모듈(140)의 온도 상승속도에 의해 냉온장고(100)의 내부온도가 목표온도까지 상승하게 되는데, 즉, 상기 열전소자 모듈(140)과 온도센서(160) 사이의 온도 응답성 지체분이 냉온장고(100)의 내부온도에 반영되어 목표온도까지 상승하게 되는 것이다.
한편, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 일정온도 이상 하강하게 되면 상기와 같은 제어를 반복 수행하여 냉온장고(100)의 내부온도를 일정하게 유지하게 된다.
도 10은 목표온도의 80%초과와, 65~80%와, 65%미만에 각각 해당하는 온도에서부터 듀티비의 감소 제어시 냉온장고(100)의 내부온도를 나타낸 그래프로서, 보는 바와 같이, 목표온도의 65~80%에 해당하는 온도에서부터 듀티비의 감소 제어시에는 냉온장고(100)의 내부온도가 목표온도를 넘지 않아 온도 제어성이 우수한 반면,
목표온도의 65% 미만에 해당하는 온도에서부터 듀티비의 감소 제어시에는 냉온장고(100)의 내부온도가 목표온도에 미달함과 아울러 온도 상승 속도가 느려 성능이 저하되는 문제가 있고,
목표온도의 80% 초과에 해당하는 온도에서부터 듀티비의 감소 제어시에는 냉온장고(100)의 내부온도가 목표온도를 초과하여 온도 오버슈팅이 발생함과 아울러 냉온장고(100) 내부의 온도편차가 과다하게 발생하는 문제가 있다.
따라서, 목표온도의 65~80%에 해당하는 온도에서부터 듀티비를 감소 제어하는 것이 가장 바람직한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법을 설명하기로 한다.
일반적으로 열전소자 모듈(140)을 이용한 냉온장고(100)는 주로 여름철에는 냉장모드로 사용되며 겨울철에는 온장모드로 사용되는데, 냉온장고(100)를 냉장모드로 사용하는 경우 일반적으로 저장실(110)의 온도는 -10 ~ -4℃이고, 온장모드로 사용하는 경우의 저장실(110)의 온도는 50 ~ 60℃이다.
이러한 조건하에서 일예로, 탑승자가 냉온장고(100)의 제어버튼(미도시)을 눌러 냉온장고(100)를 제어하는 제1단계를 진행하게 된다.
상기 제1단계는, 탑승자가 상기 제어버튼을 눌러 냉온장고(100)를 온장모드로 초기 작동시키는 경우와, 냉장모드로 사용하다가 상기 제어버튼을 눌러 온장모드로 전환하는 경우이다.
계속해서, 상기 제1단계(S1)를 통한 냉온장고(100)의 제어시, 상기 제어부(150)는 상기 냉온장고(100)의 제어모드가 온장모드 인지 또는 냉장모드 인지를 판단하는 제2단계를 진행하게 된다.
상기 제2단계의 판단결과, 온장모드이면, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도가 되도록 상기 열전소자 모듈(140)에 전압을 공급하되, 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하는 제3단계를 진행하게 된다.
여기서, 상기 제3단계(S3)는, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하게 된다.
좀더 상세히 설명하면, 상기 제어부(150)는, PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비를 조절하여 상기 열전소자 모듈(140)로 공급되는 전압을 가변 제어하므로 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 듀티비를 일정범위까지 감소하도록 제어하게 된다.
여기서, 상기 목표온도는, 상기 냉온장고(100) 내부의 최대허용온도인 것이 바람직하며, 만일, 상기 냉온장고(100)의 온오프 제어온도를 기준으로 로직 설정시 상기 목표온도는 상기 냉온장고(100)의 내측에 설치된 온도센서(160)에 의한 냉온장고(100)의 온오프 제어온도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2단계의 판단결과, 냉장모드일 경우에도 상기 제3단계와 같이 상기 냉온장고(100)를 제어할 수 있다.
100: 냉온장고 110: 저장실
120: 커버 130: 덕트
135: 팬
140: 열전소자 모듈 145: 방열핀
150: 제어부 160: 온도센서

Claims (10)

  1. 차량의 실내에 설치된 냉온장고(100)의 일측에 설치됨과 아울러 공급받는 전압의 극성에 따라 냉온장고(100) 내에 열을 공급하여 온장모드를 수행하거나 열을 흡수하여 냉장모드를 수행하는 열전소자 모듈(140)과,
    상기 열전소자 모듈(140)로 공급되는 전압을 가변 제어하여 상기 냉온장고(100)를 목표온도로 조절하는 제어부(150)를 포함하며,
    상기 제어부(150)는, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도가 되도록 상기 열전소자 모듈(140)에 전압을 공급하되, 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(150)는, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(150)는, PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비를 조절하여 상기 열전소자 모듈(140)로 공급되는 전압을 가변 제어함과 아울러 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 듀티비를 일정범위까지 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표온도는, 상기 냉온장고(100) 내부의 최대허용온도인 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표온도는, 상기 냉온장고(100)의 내측에 설치된 온도센서(160)에 의한 냉온장고(100)의 온오프 제어온도인 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고.
  6. 열전소자 모듈(140)로 공급되는 전압을 가변 제어하여 냉온장고(100)를 목표온도로 조절하도록 이루어진 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법에 있어서,
    탑승자가 냉온장고(100)의 제어버튼을 눌러 냉온장고(100)를 제어하는 제1단계(S1)와,
    상기 제1단계(S1)를 통한 냉온장고(100) 제어시, 온장모드 인지 또는 냉장모드 인지를 판단하는 제2단계(S2)와,
    상기 제2단계(S2)의 판단결과, 온장모드이면, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도가 되도록 상기 열전소자 모듈(140)에 전압을 공급하되, 상기 목표온도에 도달하기 전에 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하는 제3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제3단계(S3)는, 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전압을 일정범위까지 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제3단계(S3)는, PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비를 조절하여 상기 열전소자 모듈(140)로 공급되는 전압을 가변 제어함과 아울러 상기 냉온장고(100)의 내부온도가 상기 목표온도의 65~80%에 도달하는 시점에서부터 상기 듀티비를 일정범위까지 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 목표온도는, 상기 냉온장고(100) 내부의 최대허용온도인 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 목표온도는, 상기 냉온장고(100)의 내측에 설치된 온도센서(160)에 의한 냉온장고(100)의 온오프 제어온도인 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고의 제어방법.
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