KR20120120655A - 차량용 공조장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 실내로 토출될 공기의 목표 토출온도를 입력받는 입력부와, 공조케이스의 내부에 설치되는 PTC 히터와, 상기 PTC 히터를 제어하는 제어부와, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 온도감지센서를 포함하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서, (a) 상기 목표 토출온도의 상한선 및 하한선을 설정하는 단계와, (b) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 단계와, (c) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선 또는 하한선에 도달하게 되면, 상기 제어부는 PTC 히터 입력 듀티를 제어하여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 목표 토출온도와 근접시키는 단계를 포함하되, 상기 단계(c)는 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선 또는 하한선에 도달할 경우, PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔU, ΔD) 만큼 일시에 증가 또는 감소시킨 후 일정 비율로 점감 또는 점증시키도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 차량 실내로 토출되는 공기의 현재 토출온도가 목표 토출온도의 오차범위를 이탈할 경우 PTC 히터 입력 듀티를 순간적으로 증가 또는 감소시킨 후 일정 비율로 점감 또는 점증시킴으로써 현재 토출온도와 목표 토출온도 간의 오차를 줄여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 공조장치의 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING AIR CONDITIONER OF VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 실내로 토출되는 공기의 현재 토출온도가 목표 토출온도의 오차범위를 이탈할 경우 PTC 히터 입력 듀티를 순간적으로 증가 또는 감소시킨 후 일정 비율로 점감 또는 점증시킴으로써 현재 토출온도와 목표 토출온도 간의 오차를 줄여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 입구 측에 공기유입구(11)가 형성되고 출구 측에는 복수의 공기토출구(12)가 형성된 공조케이스(10)와, 공조케이스(10)의 내부에 설치되는 증발기(1) 및 히터코어(2)와, 증발기(1)와 히터코어(2)의 사이에 설치되어 온도를 조절하는 템프도어(20)와, 공기토출구(12)에 설치되어 공조모드에 따라 공기토출구(12)의 개도를 조절하는 모드도어(30)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 차량용 공조장치는 차량의 인스트루먼트 패널에 설치된 컨트롤러와 각종 조절스위치(미도시)에 의해 제어되며, 일 예로 템프도어(20)를 구동하는 액츄에이터를 제어하여 온도를 조절하는 템프스위치(미도시)와, 모드도어(30)를 구동하는 액츄에이터를 제어하여 공조모드를 조작하는 모드스위치(미도시)와, 풍량을 조절하기 위한 풍량스위치(미도시) 및 내기와 외기를 선택하기 위한 내외기스위치(미도시) 등 다양한 조절스위치가 있다.

이러한 차량용 공조장치는 엔진에 의해 가열된 냉각수가 히터코어(2)를 순환하게 하여 난방을 실시하게 된다.

그러나, 시동 초기에는 냉각수의 온도가 낮기 때문에 냉각수를 이용한 난방을 할 수가 없다.

이에 따라 시동 초기의 난방을 위한 보조 난방장치로 배터리의 전기적 에너지를 이용하여 난방을 할 수 있도록 하는 PTC 히터(5)가 사용되고 있다.

PTC 히터(5)는 히터코어(2)의 하류측에 설치되며, 히터케이스의 내부에 복수개의 PTC 소자가 설치되고, 각 PTC 소자의 주위에는 복수의 방열핀이 설치되어 전열부를 형성함으로써, PTC 소자에 의해 발생된 열과 방열핀을 통과하는 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 구조로 되어 있다.

여기서, PTC 소자는 각각의 회로에 의하여 독립적으로 작동되며 각각의 용량은 균등하다.

또한, 복수개의 PTC 소자의 온/오프를 제어하기 위해 복수개의 릴레이(Relay)가 설치된다.

이러한 PTC 히터(5)는 복수개의 PTC 소자를 한꺼번에 온/오프시킬 경우, 차량 배터리에 과부하가 발생하여 램프가 깜빡거리거나, 알터네이터가 소손되거나, 또는 배터리가 방전되는 현상이 야기될 수 있다.

따라서, 통상 복수개의 PTC 소자가 사용될 경우 PTC 소자들을 순차적으로 온/오프시키는 제어방법을 적용하여 배터리의 과부하를 방지하고 있다.

일예로, 난방 요구량이 저용량인 경우에는 하나의 PTC 소자만이 작동되고, 난방 요구량이 고용량인 경우에는 순차적으로 복수개의 PTC 소자가 모두 작동되는 것이다.

그러나, 근래에는 PTC 히터(5)의 온/오프를 릴레이 방식이 아닌 제어부를 통한 PWM(Pulse Width Modulation)신호 제어방식이 주로 사용되고 있다.

상기 PWM 방식이란 펄스 변조 방식의 하나로, 변조 신호의 크기에 따라서 펄스의 듀티비(duty rate)를 변화시켜 제어하는 방식을 말한다

즉, PWM 제어는 PTC 히터 입력 듀티 값을 제어하여 듀티의 증감에 따라 PTC 히터의 온도를 제어하는 것이다.

도 2는 차량 실내로 토출되는 공기의 온도에 따라 PTC 히터 입력 튜티 값이 변화하는 것을 도시한 도면으로, 차량 실내로 토출되는 공기의 현재 토출온도가 목표 토출온도보다 낮을 경우 PTC 히터 입력 듀티를 증가시키고, 현재 토출온도가 목표 토출온도보다 높을 경우 PTC 히터 입력 듀티를 감소시켜 현재 토출온도와 목표 토출온도가 동일해지도록 PTC 히터의 온도를 조절하고 있다.

그러나, PTC 히터 입력 듀티가 상승하더라도 현재 토출온도의 상승이 지연(도 2의 a구간)되고, PTC 히터 입력 듀티가 하강하더라도 현재 토출온도의 하강이 지연(도 2의 b구간)되어 차량 실내의 온도가 변화하게 되므로 이에 따라 탑승자가 불쾌감을 느낄 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량 실내로 토출되는 공기의 현재 토출온도가 목표 토출온도의 오차범위를 이탈할 경우 PTC 히터 입력 듀티를 순간적으로 증가 또는 감소시킨 후 일정 비율로 점감 또는 점증시킴으로써 현재 토출온도와 목표 토출온도 간의 오차를 줄여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 차량용 공조장치의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 차량의 실내로 토출될 공기의 목표 토출온도를 입력받는 입력부와, 공조케이스의 내부에 설치되는 PTC 히터와, 상기 PTC 히터를 제어하는 제어부와, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 온도감지센서를 포함하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서, (a) 상기 목표 토출온도의 상한선 및 하한선을 설정하는 단계와, (b) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 단계와, (c) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선 또는 하한선에 도달하게 되면, 상기 제어부는 PTC 히터 입력 듀티를 제어하여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 목표 토출온도와 근접시키는 단계를 포함하되, 상기 단계(c)는 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선 또는 하한선에 도달할 경우, PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔU, ΔD) 만큼 일시에 증가 또는 감소시킨 후 일정 비율로 점감 또는 점증시키도록 제어하는 단계에 의해 달성된다.

또한, 상기 단계(c)는 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 하한선에 도달할 경우, PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔU) 만큼 일시에 증가시킨 후 일정 비율로 점감시키도록 제어하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 단계(c)는 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선에 도달할 경우, PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔD) 만큼 일시에 감소시킨 후 일정 비율로 점증시키도록 제어하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 단계(c) 후, (d) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도와 근접하게 되면, 상기 제어부는 현재 PTC 히터 입력 듀티를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에 의해, 차량 실내로 토출되는 공기의 현재 토출온도가 목표 토출온도의 오차범위를 이탈할 경우 PTC 히터 입력 듀티를 순간적으로 증가 또는 감소시킨 후 일정 비율로 점감 또는 점증시킴으로써 현재 토출온도와 목표 토출온도 간의 오차를 줄여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량용 공조장치의 단면도이다.
도 2는 차량 실내로 토출되는 공기의 온도에 따라 PTC 튜티 값이 변화하는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법이 적용되어 PTC 듀티 값에 따라 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 변화되는 것을 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

먼저, 본 발명이 적용되는 차량용 공조장치에 대해 간략하게 설명한다.

차량용 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 입구측에 공기유입구(11)가 형성되고 출구측에는 복수의 공기토출구(12)가 형성된 공조케이스(10)와, 공조케이스(10)의 내부 공기통로 상에 일정간격을 두고 설치되는 증발기(1) 및 히터코어(2)와, 증발기(1)와 히터코어(2)의 사이에 설치되어 히터코어(2)를 바이패스하는 냉풍통로와 히터코어(2)를 통과하는 온풍통로의 개도를 조절하여 온도를 조절하는 템프도어(20)와, 공기토출구(12)에 설치되어 공조모드에 따라 공기토출구(12)의 개도를 조절하는 모드도어(30)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 템프도어(20)와 모드도어(30)는 공조케이스(10)의 외측면에 설치된 엑츄에이터(미도시)로 구동되는 캠(미도시)이나 레버(미도시) 등에 연결되어 회전 작동하면서 상기 냉,온풍유로와 공기토출구(12)의 개도를 조절하게 된다.

한편, 상기 템프도어(20) 및 모드도어(30)는 운전자가 인스트루먼트 패널(미도시)에 설치된 공조장치 제어용 컨트롤러(미도시)의 템프스위치와 모드스위치를 조작함에 따라 작동하게 된다.

또한, 공기유입구(11)측에는 블로어(미도시)가 설치되어 공조케이스(10)의 내부로 내,외기를 송풍하게 된다.

그리고, 상기 공조케이스(10)의 내부에는 차량 시동 초기의 난방을 위한 보조 난방장치로 배터리의 전기적 에너지를 이용하여 난방을 할 수 있도록 하는 보조히터가 설치되고, 상기 보조히터는 제어부(미도시)를 통해 제어된다.

보조히터는 제어부에서 출력된 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따라 발열량이 제어되는 PTC 히터(5)인 것이 바람직하다.

PTC 히터(5)는 상기 공조케이스(10)의 내부에서 히터코어(2)의 하류측에 설치되는 것으로서, 히터케이스의 내부에 복수개의 PTC 소자가 설치되고, 각 PTC 소자의 주위에는 복수의 방열핀이 설치되어 전열부를 형성함으로써, PTC 소자에 의해 발생된 열과 방열핀을 통과하는 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하여 차량 실내로 온기를 공급한다.

상기와 같이 구성되는 차량용 공조장치는 사용자가 차량 실내로 공급되는 공기의 목표 토출온도를 설정하면, 현재 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하여 감지된 온도와 목표 토출온도를 비교하고, 그 오차에 따라 제어부가 PTC 히터 입력 듀티를 제어하여 PTC 히터(5)의 온도를 조절함으로써 차량 실내로 목표 토출온도에 근접한 공기를 공급하게 된다.

이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 차량용 공조장치의 컨트롤러가 작동되면, 다양한 차량 정보를 입력받아 차량 실내로 토출될 목표 토출온도와, 목표 토출온도의 상한선 및 하한선을 설정하게 된다.

그 후, PTC 히터(5)가 작동되는지를 판단하는 단계를 수행한다.(S1)

상기 단계(S1)의 판단 결과 PTC 히터가 작동되고 있는 경우, 차량 실내로 토출되는 현재 토출온도를 감지하여 이를 목표 토출온도와 비교하고, 비교 결과 현재 토출온도가 목표 토출온도의 상한선에 도달되었다면 PTC DOWN 신호를 출력하고, 현재 토출온도가 목표 토출온도의 하한선에 도달되었다면 PTC UP 신호를 출력하는 단계를 수행한다.(S2)

상기 단계(S2) 수행 결과 PTC UP 신호가 출력(S3)되었을 경우, 제어부는 PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔU) 만큼 일시에 증가시킨 후 일정 비율로 점감시키도록 제어(S4)한다.

상기 단계(S4) 후, 출력된 PTC UP 신호를 해제(S5)함으로써 PTC 토출온도를 제어(S9)하게 된다.

상기와 같이 PTC 히터 입력 듀티를 일시적으로 증가시키게 되면, PTC 히터(5)의 온도가 순간적으로 높아지게 되므로 토출되는 공기의 온도가 빠르게 변화되어 현재 토출온도가 목표 토출온도에 빠르게 근접하게 되고, 그 후 PTC 히터 입력 듀티가 점감되므로 현재 토출온도는 목표 토출온도와 근접한 온도를 유지하게 된다.(도 4 참조)

상기 단계(S2) 수행 결과 PTC DOWN 신호가 출력(S6)되었을 경우, 제어부는 PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔD) 만큼 일시에 감소시킨 후 일정 비율로 점증시키도록 제어(S7)한다.

상기 단계(S7) 후, 출력된 PTC DOWN 신호를 해제(S8)함으로써 PTC 토출온도를 제어(S9)하게 된다.

상기와 같이 PTC 히터 입력 듀티를 일시적으로 감소시키게 되면, PTC 히터(5)의 온도가 순간적으로 낮아지게 되므로 토출되는 공기의 온도가 빠르게 변화되어 현재 토출온도가 목표 토출온도에 빠르게 근접하게 되고, 그 후 PTC 히터 입력 듀티가 점증되므로 현재 토출온도는 목표 토출온도와 근접한 온도를 유지하게 된다.(도 4 참조)

여기서, 일시에 증가 또는 감소되는 일정 듀티값(ΔU, ΔD)은 동일하게 설정되지만, 때에 따라 서로 다르게 설정될 수도 있다.

상기와 같은 일련의 단계를 수행 후, 현재 토출온도와 목표 토출온도를 비교하여 현재 토출온도와 목표 토출온도가 일치하는 경우 제어부는 현재 PTC 히터 입력 듀티를 유지하고, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도와 목표 토출온도가 일치하지 않는 경우에는 상기 단계(S2)부터 순차적으로 일련의 단계들을 수행함으로써, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도와 목표 토출온도가 근접되도록 한다.

상기와 같이 수행되는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법은 차량 실내로 토출되는 공기의 현재 토출온도가 목표 토출온도의 상한선 또는 하한선을 이탈할 경우 PTC 히터 입력 듀티를 순간적으로 증가 또는 감소시킨 후 점감 또는 점증시킴으로써 현재 토출온도와 목표 토출온도 간의 오차를 줄여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

1 : 증발기 2 : 히터코어
5 : PTC 히터 10 : 공조케이스
11 : 공기유입구 12 : 공기토출구
20 : 템프도어 30 : 모드도어

Claims (4)

1. 차량의 실내로 토출될 공기의 목표 토출온도를 입력받는 입력부와, 공조케이스(10)의 내부에 설치되는 PTC 히터(5)와, 상기 PTC 히터(5)를 제어하는 제어부와, 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 온도감지센서를 포함하는 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서,
   (a) 상기 목표 토출온도의 상한선 및 하한선을 설정하는 단계와;
   (b) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 감지하는 단계와;
   (c) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선 또는 하한선에 도달하게 되면, 상기 제어부는 PTC 히터 입력 듀티를 제어하여 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 목표 토출온도와 근접시키는 단계를 포함하되,
   상기 단계(c)는 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선 또는 하한선에 도달할 경우, PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔU, ΔD) 만큼 일시에 증가 또는 감소시킨 후 일정 비율로 점감 또는 점증시키도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단계(c)는,
   차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 하한선에 도달할 경우, PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔU) 만큼 일시에 증가시킨 후 일정 비율로 점감시키도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단계(c)는,
   차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도의 상한선에 도달할 경우, PTC 히터 입력 듀티를 일정 듀티값(ΔD) 만큼 일시에 감소시킨 후 일정 비율로 점증시키도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단계(c) 후,
   (d) 차량 실내로 토출되는 공기의 온도가 상기 목표 토출온도와 근접하게 되면, 상기 제어부는 현재 PTC 히터 입력 듀티를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 제어방법.

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