KR20130003726A - 전기자동차의 난방 제어 방법 - Google Patents

전기자동차의 난방 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 난방 제어 방법에 관한 것으로서, 전기히터를 주된 난방 열원으로 이용하면서 각종 전장부품에서 발생하는 폐열을 이용하여 차량의 실내 난방을 수행함으로써, 난방시 소모되는 배터리 전력을 최소화하고, 차량의 주행거리를 증대시킬 수 있는 전기자동차의 난방 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 배터리를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제1난방시스템, 차량의 전장부품을 통과한 냉각수를 히터코어에 통과시키는 동시에 히터코어를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제2난방시스템, 및 전기히터를 작동시켜 전기히터를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제3난방시스템이 구비된 전기자동차의 난방 제어 방법에 있어서, 실내온도가 설정온도보다 낮으면 배터리 온도를 실내온도와 비교하는 단계; 상기 배터리 온도가 실내온도보다 높으면 제1난방시스템을 작동시키는 단계; 상기 배터리 온도가 실내온도 이하인 경우 히터코어 입구측 냉각수 온도를 실내온도와 비교하는 단계; 및 상기 히터코어 입구측 냉각수 온도가 실내온도보다 높은 경우 제2난방시스템을 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법이 개시된다.

Description

전기자동차의 난방 제어 방법{Heating control method of electric vehicle}
전기자동차의 난방 제어 방법에 관한 것으로서, 전기자동차에서 발생하는 폐열을 이용하여 차량의 실내 난방을 효율적으로 수행하기 위한 전기자동차의 난방 제어 방법에 관한 것이다.
오늘날 화석연료를 이용하는 내연기관(엔진) 자동차는 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구 온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발 등의 많은 문제점을 가지고 있다.
또한 지구상에 존재하는 화석연료는 한정되어 있기 때문에 언젠가는 고갈될 위기에 처해 있다.
이에 전기모터를 구동원으로 이용하여 주행하는 무공해 친환경 전기자동차(Electric Vehicle, EV)의 개발이 활발히 진행되고 있다.
전기자동차에는 차량을 구동시키기 위한 전기모터(구동모터)와 더불어 전기모터에 전력을 공급하는 배터리가 탑재되는데, 주행 전 외부충전장치를 이용하여 배터리를 충전한 뒤 주행해야 한다.
또한 전기자동차에는 구동모터를 회전시키기 위한 인버터, 고전압과 저전압 사이의 출력 변환을 위한 DC-DC 컨버터(Low voltage DC-DC Converter, 이하 LDC라 칭함) 등의 전장부품(PE 부품:Power Electronic Parts)이 탑재된다.
인버터는 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 배터리에서 공급되는 전원을 상 변환하여 구동모터를 구동시키는 부품이고, LDC는 통상 배터리의 고전압 직류를 저전압 직류로 변환하여 차량 내 각종 부하에 공급한다.
그리고 내연기관 자동차와 달리 전기자동차에서는 난방 열원인 내연기관(엔진)이 없으므로 난방 열원으로 고전압 전기히터(예, PTC 히터)를 이용한다.
이에 동절기의 난방시에는 전기히터를 작동함으로 인하여 전력 소모가 급격히 증가하고, 이때의 전력 소모로 인해 최대 주행거리는 난방 미작동시에 비해 크게 축소된다.
주지된 바와 같이 전기자동차에서는 배터리의 에너지 축적밀도 한계로 인하여 주행거리(일충전 주행거리)가 매우 중요하고, 주행거리의 증대를 위해서는 차량 내 전기부하의 축소가 매우 중요하다.
그러나 전기자동차의 경우 일반 내연기관 자동차와 달리 폐열이 적은 관계로 별도 난방 열원이 필요하고, 난방 열원으로 고전압 전기히터를 주로 이용할 경우 배터리 전력 소모가 급격히 증가하여 주행거리가 줄어드는 문제점이 있는 것이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전기히터를 주된 난방 열원으로 이용하면서 각종 전장부품에서 발생하는 폐열을 이용하여 차량의 실내 난방을 수행함으로써, 난방시 소모되는 배터리 전력을 최소화하고, 차량의 주행거리를 증대시킬 수 있는 전기자동차의 난방 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 배터리를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제1난방시스템, 차량의 전장부품을 통과한 냉각수를 히터코어에 통과시키는 동시에 히터코어를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제2난방시스템, 및 전기히터를 작동시켜 전기히터를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제3난방시스템이 구비된 전기자동차의 난방 제어 방법에 있어서, 실내온도가 설정온도보다 낮으면 배터리 온도를 실내온도와 비교하는 단계; 상기 배터리 온도가 실내온도보다 높으면 제1난방시스템을 작동시키는 단계; 상기 배터리 온도가 실내온도 이하인 경우 히터코어 입구측 냉각수 온도를 실내온도와 비교하는 단계; 및 상기 히터코어 입구측 냉각수 온도가 실내온도보다 높은 경우 제2난방시스템을 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법을 제공한다.
여기서, 상기 제1난방시스템 또는 제2난방시스템의 작동 중 실내에 토출되는 토출공기 온도를 토출공기 설정온도와 비교하는 단계; 및 상기 토출공기 온도가 토출공기 설정온도보다 낮으면 제3난방시스템을 추가로 작동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 배터리 온도와 히터코어 입구측 냉각수 온도가 모두 실내온도 이하인 경우 제3난방시스템만 단독으로 작동시키는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명의 난방 제어 방법에 의하면, 전기히터를 주된 난방 열원으로 이용하면서 전장부품의 작동 중에 발생하는 폐열을 추가로 이용하므로 보다 효율적인 실내 난방이 이루어질 수 있다.
특히 전기히터를 열원으로 이용하는 주 난방시스템과 더불어 배터리 및 각종 전장부품을 추가 열원으로 이용하는 보조 난방시스템의 최적 제어를 통하여 난방 성능을 극대화하면서도 난방으로 소모되는 배터리 전력을 최소화할 수 있고, 차량의 주행거리를 증대시킬 수 있다.
또한 구동모터 및 인버터, LDC 등 전기자동차에 탑재된 전장부품의 발열을 효율적으로 관리 및 활용할 수 있고, 초기 난방의 쾌속성, 전장부품의 적정 온도 유지로 인한 효율 향상 등의 이점도 있게 된다.
도 1은 본 발명에서 제1난방시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에서 제2난방시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 제3난방시스템을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 각 실시예에 따른 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 전기히터를 주된 난방 열원으로 이용하면서 전장부품의 작동 중에 발생하는 폐열을 추가로 이용하여 보다 효율적인 실내 난방이 이루어지도록 하는 전기자동차의 난방 제어 방법에 관한 것이다.
특히 본 발명은 전기히터를 열원으로 이용하는 주 난방시스템과 더불어 배터리 및 각종 전장부품을 추가 열원으로 이용하는 보조 난방시스템의 최적 제어를 통하여 난방 성능을 극대화하면서도 난방으로 소모되는 배터리 전력을 최소화할 수 있고, 차량의 주행거리를 증대시킬 수 있는 난방 제어 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에서는 구동모터 및 인버터, LDC 등 전기자동차에 탑재된 전장부품의 발열을 효율적으로 관리 및 활용할 수 있고, 초기 난방의 쾌속성, 전장부품의 적정 온도 유지로 인한 효율 향상 등의 이점도 있게 된다.
우선 본 발명에 따른 전기자동차의 난방시스템은 배터리의 폐열을 이용하는 제1난방시스템과, 구동모터 및 인버터, LDC 등 전장부품의 폐열을 이용하는 제2난방시스템과, 기존의 전기히터를 난방 열원으로 이용하는 제3난방시스템으로 구성된다.
주지된 바와 같이 주행 전 외부충전장치를 이용하여 차량 배터리를 충전할 때 배터리에는 많은 열이 발생하고, 주행 중 충방전시에도 배터리에는 열이 발생한다.
특히 주행 전 충전시 발생한 배터리 폐열을 이용하여 충전 완료 후 주행 초기에 차량 실내를 난방할 경우 주행 초기에 난방으로 소모되는 배터리 전력을 줄일 수 있게 된다.
이에 충방전시 발생하는 배터리 폐열을 이용하여 실내 난방을 수행하는 제1난방시스템을 구성하며, 도 1은 제1난방시스템을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 제1난방시스템(10)은 기존의 배터리 냉각시스템에서 배터리(12)를 통과한 공기(배터리로부터 열을 전달받은 승온된 공기)를 차량 실내로 공급하는 공기공급통로를 추가함으로써 구성될 수 있다.
즉 공기덕트(11)의 공기 유로 상에 배터리(12)를 설치하여 구성한 배터리 팩이 구비되고, 배터리 팩에는 공기덕트(11)를 통해 공기를 흡입한 뒤 배터리(12)에 통과시켜 배출하기 위한 냉각블로워(13)가 설치된다.
기존의 배터리 냉각시스템에서는 냉각블로워(13)가 공기덕트(11)의 입구를 통해 공기를 흡입하면, 흡입된 공기가 배터리(12)를 통과하면서 냉각시키고, 이어 배터리(12)를 냉각시킨 공기가 공기덕트(11)의 출구를 통해 차량 실외로 배출되도록 되어 있다.
이러한 구성에서 공기덕트(11)의 출구측을 분기하여 분기된 덕트(14,15)를 차량 실내와 실외(예, 트렁크룸)로 각각 연결하고, 배터리(12)를 통과한 공기의 실내외 배출을 제어하기 위한 장치를 구비하여 제1난방시스템(10)을 구성한다.
즉 공기덕트(11)의 출구측 분기 위치에 배터리(12)를 통과한 공기가 실내측 분기덕트(14)와 실외측 분기덕트(15) 중 선택된 곳으로 흐를 수 있도록 공기의 흐름 방향을 제어하는 도어 또는 밸브(16)를 설치하는 것이다.
이때 도어 또는 밸브(16)의 위치는 제어기(도시하지 않음)의 제어신호에 따라 제어되는 도어 액츄에이터 또는 밸브 액츄에이터의 구동에 의해 제어된다.
이러한 구성의 제1난방시스템(10)에 따르면, 배터리(12)를 냉각시키는 과정에서 승온된 공기를 차량 실내로 공급하여 실내 난방에 활용할 수 있게 되고, 주행 전 배터리 충전시나 주행 동안 배터리 충방전시에 발생한 배터리의 폐열을 실내 난방에 활용할 수 있게 된다.
다음으로 도 2는 제2난방시스템을 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이 제2난방시스템(20)은, 냉각수가 저장되는 냉각수 탱크(21)와; 냉각수를 압송하여 순환시키는 전동식 워터펌프(22)와; 냉각수의 열을 외부 방출하기 위한 라디에이터(23)와; 공조블로워(도시하지 않음)에 의해 차량 실내로 공급되는 공기에 냉각수의 열을 방출하여 공급하는 히터코어(24)와; 워터펌프(22)에 의해 압송되는 냉각수가 각 전장부품(25,26,27)과 라디에이터(23), 히터코어(24)를 통과하여 순환되도록 구성되는 냉각수 라인(28a,28b)을 포함한다.
여기서 전장부품은 LDC(25), 인버터(26), 구동모터(27) 등이 될 수 있고, 워터펌프(22)에 의해 압송되는 냉각수가 LDC(25), 인버터(26), 구동모터(27), 히터코어(24)를 차례로 통과한 뒤 냉각수 탱크(21)로 회수되도록 냉각수 라인(28a)이 구성된다.
또한 전장부품(25,26,27)을 냉각시킨 냉각수가 라디에이터(23)에서 방열될 수 있도록 라디에이터를 통과하는 냉각수 라인(28b)이 구성된다.
이와 더불어 전장부품(25,26,27)을 통과한 냉각수를 필요에 따라 히터코어(24) 단독 또는 라디에이터(23) 단독으로 통과시키거나 히터코어(24)와 라디에이터(23)에 각각 분배하여 통과시킬 수 있도록 히터코어(24)와 라디에이터(23) 전단의 냉각수 라인 분기 위치에는 제1유로제어밸브(29a)를 설치한다.
상기 제1유로제어밸브(29a)는 제어기의 제어신호에 따라 개도상태가 제어될 수 있도록 구비되는 전자식 밸브로서, 개도상태에 따라 냉각수의 흐름 방향을 제어하게 된다.
이에 따라 히터코어 단독 방열 또는 라디에이터 단독 방열, 히터코어와 라디에이터 동시 방열이 선택될 수 있게 된다.
또한 LDC(25)의 경우 작동온도가 상대적으로 낮게 때문에 위해 LDC 전단과 후단의 냉각수 라인을 연결하는 바이패스 라인(28c)을 설치하고, 바이패스 라인(28c)에 제2유로제어밸브(29b)를 설치한다.
상기 제2유로제어밸브(29b) 역시 제어기의 제어신호에 따라 개도상태가 제어될 수 있도록 구비되는 전자식 밸브로서, 개도상태에 따라 냉각수의 흐름 방향을 제어하게 된다.
상기 바이패스 라인(28c)은 LDC(25)를 통과하지 않도록 냉각수를 바이패스시키기 위한 냉각수 라인으로서, LDC 온도가 냉각수 온도보다 낮은 경우 제2유로제어밸브(29b)를 제어하여 냉각수가 바이패스 라인(28c)을 통해 바이패스되도록 한다.
이와 같이 제2난방시스템(20)은 LDC(25), 인버터(26), 구동모터(27) 등의 전장부품을 냉각수로 냉각시킨 뒤 라디에이터(23)에서 방열하는 방식의 전장부품 냉각시스템에서 실내 난방을 위한 히터코어(24)를 추가로 구비하여 구성될 수 있다.
상기 전장부품들은 차량 주행 중 발열하기 때문에 주행시 난방 열원으로 이용할 수 있으며, 배터리 충전 후 주행 초기에는 배터리 충전 과정에서 발생한 폐열을 이용하여 실내를 난방하고(제1난방시스템 이용), 주행 중에는 전장부품의 폐열을 이용하여 실내를 난방할 수 있다(제2난방시스템 이용).
다음으로 도 3은 제3난방시스템을 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이 제3난방시스템(30)은 기존의 전기히터(예, PTC 히터)를 이용하는 난방시스템으로, 공조덕트(31) 내에 제어기의 제어하에 작동되는 전기히터(32)가 설치되고, 공조블로워(도시하지 않음)에 의해 공급되는 공기가 전기히터(32)를 통과한 뒤 차량 실내로 토출되도록 구성된다.
도 3에 나타낸 바와 같이 공조덕트(31) 내 전기히터(32)의 전방에는 제2난방시스템의 히터코어(24)가 배치되는데, 히터코어(24)의 부족한 열량을 전기히터(30)가 보충해주는 방식으로 난방이 이루어지게 된다.
이상으로 제1, 제2, 제3난방시스템의 구성에 대해 설명하였는바, 본 발명에서는 각 난방시스템을 연동하여 제어함으로써 종래 대비 동등 수준 이상의 난방 성능을 확보할 수 있고, 전기히터의 사용 비율을 감소시켜 배터리 전력 소모를 줄임으로써 주행거리를 증대시킬 수 있게 된다.
한편 제어기는 온도센서를 통해 수집되는 정보를 기초로 제1, 제2, 제3난방시스템(10,20,30)의 제어를 수행하며, 난방시스템의 제어를 위해 사용되는 온도 정보로는 배터리 온도, 히터코어 입구측 냉각수 온도, 실내온도, 토출공기 온도가 될 수 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 난방시스템은, 배터리 온도를 검출하는 배터리온 센서, 히터코어 입구측 냉각수의 온도를 검출하는 입구측 온도센서, 실내온도를 검출하는 실내온 센서, 토출공기 온도를 검출하는 토출온 센서를 포함한다.
그리고 제1난방시스템(10)의 작동은 냉각블로워(13)를 구동함과 동시에 배터리(12)를 통과한 공기가 차량 실내로 공급되도록 도어 또는 밸브(16)의 위치를 제어함으로써 이루어진다.
또한 제2난방시스템(20)의 작동은 공조블로워를 구동함과 동시에 각 전장부품(25,26,27)을 통과한 냉각수가 히터코어(24)를 통과하도록 제1 및 제2유로제어밸브(29a,29b)의 개도를 제어함으로써 이루어진다.
또한 제3난방시스템(30)의 작동은 공조블로워를 구동함과 동시에 공조덕트(31) 내 전기히터(32)를 작동시킴으로써 이루어진다.
이하 제1 ~ 제3난방시스템에 의해 수행되는 본 발명의 난방 제어 과정에 대해서는 도 4 내지 도 6의 순서도를 참조로 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 6는 본 발명의 각 실시예를 나타내는 순서도로서, 각 온도를 나타내는 기호는 아래와 같이 정의된다.
- 배터리 온도: TBAT
- 배터리 관리 최대 온도: TBAT _ MAX
- 냉각수 관리 최대 온도 : TW _ MAX
- 히터코어 입구측 냉각수 온도 : TH _ in
- 실내온도 : TIN
- 설정온도 : TSET
- 토출공기 온도 : TOUT
- 토출공기 설정온도 : TOUT _ SET
먼저 도 4의 일 실시예에서는, 배터리 충전이 완료된 뒤 운전자가 시동을 걸게 되면, 제어기는 운전자 또는 승객이 이전에 설정해 놓았던 설정온도를 읽어오게 된다.
이때 실내온도(TIN)가 설정온도(TSET)보다 낮은 경우 난방이 필요한 것으로 판단하게 되고, 배터리 온도(TBAT)와 실내온도(TIN)를 비교하여 배터리의 폐열을 난방에 활용할지를 판단한다.
배터리 온도(TBAT)가 실내온도(TIN)보다 높으면, 배터리를 통과한 승온 공기가 차량 실내에 토출되어 난방에 사용되도록 제1난방시스템을 작동시키며, 이로써 배터리의 폐열이 난방에 사용될 수 있게 된다.
제1난방시스템을 작동시키는 동안 배터리의 폐열만으로는 난방 부하를 충족시킬 수 없다고 판단되면(즉 난방 성능이 부족하다고 판단되면), 제3난방시스템을 추가로 작동시켜 부족한 열량을 보충해주게 된다.
여기서 난방 부하 충족 여부에 대한 판단은 실내에 토출되는 공기 온도, 즉 토출공기 온도와 토출공기 설정온도를 비교하는 것으로 이루어지며, 토출공기 온도(TOUT)가 토출공기 설정온도(TOUT _ SET)보다 낮은 경우 제3난방시스템(공조블로워 및 전기히터 작동)을 추가로 작동시킨다.
또한 배터리 온도(TBAT)가 실내온도(TIN) 이하인 경우 또는 폐열을 모두 사용하여 배터리 온도가 실내온도 이하가 된 경우에는, 배터리를 통과한 공기에 의해 실내가 냉각되지 않도록 제1난방시스템을 작동시키지 않는다.
즉 제1난방시스템의 도어 또는 밸브의 위치를 실외측 분기덕트를 개방하도록 전환하거나 냉각블로워를 오프시키는 것이다.
이 상태에서 제2난방시스템의 작동 여부를 판단하는데, 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)가 실내온도(TIN)보다 높은 경우 제2난방시스템을 작동시키며, 이 경우에도 난방 부하를 충족시킬 수 없다고 판단되면, 즉 토출공기 온도(TOUT)가 토출공기 설정온도(TOUT _ SET)보다 낮다면, 제3난방시스템을 추가로 작동시킨다.
또한 배터리 온도(TBAT)와 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)가 모두 실내온도(TIN)보다 낮은 경우라면, 제3난방시스템만 단독으로 작동시켜 실내를 난방한다.
다음으로 폐열 난방 시스템을 작동시키는 과정에서 전체 차량 시스템의 효율을 고려한 단품(배터리 및 각 전장부품)의 열 관리가 필수적이다.
따라서 도 5의 실시예는 폐열의 과다 사용으로 인한 단품의 성능 저하를 예방하기 위한 보호 로직을 추가한 것이며, 도 4의 제어 과정에 배터리 관리 최대 온도(TBAT _ MAX) 및 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX)를 추가로 반영하는 난방 제어가 수행된다.
즉 배터리 온도(TBAT)를 실내온도(TIN)와 비교하여 배터리 온도가 실내온도보다 높은 경우 배터리 온도를 배터리 관리 최대 온도(TBAT _ MAX)와 비교한다.
이때 배터리 온도(TBAT)가 배터리 관리 최대 온도(TBAT _ MAX)를 초과하는 경우에 배터리 냉각이 필요한 것으로 판단하여 제1난방시스템을 작동시키고, 배터리 온도(TBAT)가 배터리 관리 최대 온도(TBAT _ MAX) 이하이면 배터리 온도가 자체 발열로 상승하도록 제1난방시스템을 작동시키지 않는다.
제2난방시스템의 경우에도 마찬가지로 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)를 실내온도(TIN)와 비교하여 냉각수 온도(TH _ in)가 실내온도(TIN)보다 높은 경우 냉각수 온도(TH _ in)와 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX)를 비교한다.
이때 냉각수 온도(TH _ in)가 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX)를 초과할 경우에만 제2난방시스템을 작동시키고, 그렇지 않은 경우에는 제2난방시스템을 작동시키지 않는다.
상기의 로직이 추가됨으로써 각 부품의 성능 저하와 파손 등의 문제를 예방할 수 있고, 필요시에만 난방 열원으로 활용할 수 있어 효율적인 난방 및 차량 시스템 운영이 가능해진다.
다음으로 도 6의 실시예는 도 5의 실시예에서 배터리의 폐열과 냉각수의 폐열 비교를 통한 난방시스템 작동 여부를 결정하는 로직을 추가한 것으로, 추가되는 로직은 난방 효율의 감소를 예방하기 위한 것이다.
도 6의 실시예에서는 실내온도(TIN)가 설정온도(TSET)보다 낮은 경우 배터리 온도(TBAT)를 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)와 비교하고, 배터리 온도(TBAT)가 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)보다 높은 경우 배터리 온도(TBAT)를 실내온도(TIN)와 비교한다.
배터리 온도(TBAT)가 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in) 이하인 조건에서 제1난방시스템과 제2난방시스템이 동시에 구동될 경우 제2난방시스템의 난방 열이 실내를 통해 제1난방시스템으로 유입되어 배터리의 온도를 승온시키는 결과를 초래할 수 있다.
이 경우 실내 난방의 효율을 떨어뜨리게 되므로 배터리 온도(TBAT)가 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)보다 높은 경우에만 제1난방시스템의 작동 여부를 판단하게 된다.
즉 배터리 온도(TBAT)가 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)보다 높은 상태에서 배터리 온도(TBAT)를 실내온도(TIN) 및 배터리 관리 최대 온도(TBAT _ MAX)와 비교하고, 배터리 온도(TBAT)가 실내온도(TIN) 및 배터리 관리 최대 온도(TBAT _ MAX)보다 높으면 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)를 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX)와 비교한다.
여기서 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)가 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX)보다 낮으면 제1난방시스템을 작동시키고, 이어 토출공기 온도(TOUT)와 토출공기 설정온도(TOUT_SET)를 비교하여 토출공기 온도(TOUT)가 토출공기 설정온도(TOUT _ SET)보다 낮은 경우 제3난방시스템을 추가로 작동시킨다.
만약 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)가 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX) 이상인 경우 제1난방시스템과 제2난방시스템을 모두 작동시키며, 이 상태에서도 토출공기 온도(TOUT)가 토출공기 설정온도(TOUT _ SET)보다 낮은 경우라면 제3난방시스템을 추가로 작동시킨다.
반면 앞에서 배터리 온도(TBAT)가 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in) 이하이거나, 배터리 온도(TBAT)가 실내온도(TIN) 이하이거나, 배터리 온도(TBAT)가 배터리 관리 최대 온도(TBAT _ MAX) 이하이면, 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)를 실내온도(TIN)와 비교하고, 실내온도(TIN)보다 높을 경우 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)가 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX)보다 높을 경우 제2난방시스템을 작동시킨다.
제2난방시스템이 작동되는 상태에서도 토출공기 온도(TOUT)가 토출공기 설정온도(TOUT _ SET)보다 낮은 경우 제3난방시스템을 추가로 작동시킨다.
또한 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)가 실내온도(TIN) 이하이거나 히터코어 입구측 냉각수 온도(TH _ in)가 냉각수 관리 최대 온도(TW _ MAX) 이하인 경우 제3난방시스템만 작동시킨다.
이와 같이 하여, 제어기는 센서에 의해 수집되는 각 온도 정보를 기초로 제1 ~ 제3난방시스템을 선택적으로 작동시키며, 각 난방시스템의 동시 구동 조건을 제한함으로써 각 난방시스템의 열 손실을 최소화하고, 이를 통해 난방 효과를 극대화하게 된다.
또한 난방으로 소모되는 배터리 전력을 최소화고, 차량의 주행거리를 증대시키며, 초기 난방의 쾌속성, 전장부품의 적정 온도 유지로 인한 효율 향상 등을 도모하게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 제1난방시스템 11 : 공기덕트
12 : 배터리 13 : 냉각블로워
14 : 실내측 분기덕트 15 : 실외측 분기덕트
16 : 도어(또는 밸브) 20 : 제2난방시스템
21 : 냉각수 탱크 22 : 워터펌프
23 : 라디에이터 24 : 히터코어
25 : LDC 26 : 인버터
27 : 구동모터 28a, 28b : 냉각수 라인
28c : 바이패스 라인 29a : 제1유로제어밸브
29b : 제2유로제어밸브 30 : 제3난방시스템
31 : 공조덕트 32 : 전기히터

Claims (12)

  1. 배터리를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제1난방시스템, 차량의 전장부품을 통과한 냉각수를 히터코어에 통과시키는 동시에 히터코어를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제2난방시스템, 및 전기히터를 작동시켜 전기히터를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하여 난방을 수행하는 제3난방시스템이 구비된 전기자동차의 난방 제어 방법에 있어서,
    실내온도가 설정온도보다 낮으면 배터리 온도를 실내온도와 비교하는 단계;
    상기 배터리 온도가 실내온도보다 높으면 제1난방시스템을 작동시키는 단계;
    상기 배터리 온도가 실내온도 이하인 경우 히터코어 입구측 냉각수 온도를 실내온도와 비교하는 단계; 및
    상기 히터코어 입구측 냉각수 온도가 실내온도보다 높은 경우 제2난방시스템을 작동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1난방시스템 또는 제2난방시스템의 작동 중 실내에 토출되는 토출공기 온도를 토출공기 설정온도와 비교하는 단계; 및
    상기 토출공기 온도가 토출공기 설정온도보다 낮으면 제3난방시스템을 추가로 작동시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 온도와 히터코어 입구측 냉각수 온도가 모두 실내온도 이하인 경우 제3난방시스템만 단독으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 온도가 실내온도보다 높은 조건에 추가하여 배터리 온도가 배터리 관리 최대 온도보다 높은 조건일 때 상기 제1난방시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 배터리 온도가 배터리 관리 최대 온도 이하이면 히터코어 입구측 냉각수 온도가 실내온도보다 높은 조건에서 제2난방시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 배터리 온도가 실내온도보다 높은 조건, 및 배터리 온도가 배터리 관리 최대 온도보다 높은 조건에 추가하여 배터리 온도가 히터코어 입구측 냉각수 온도보다 높은 조건일 때 상기 제1난방시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 배터리 온도가 히터코어 입구측 냉각수 온도 이하이면 히터코어 입구측 냉각수 온도가 실내온도보다 높은 조건에서 제2난방시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 조건에 추가하여 히터코어 입구측 냉각수 온도가 냉각수 관리 최대 온도보다 낮은 조건일 때 상기 제1난방시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 히터코어 입구측 냉각수 온도가 냉각수 관리 최대 온도 이상이면 제1난방시스템과 제2난방시스템을 동시에 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1난방시스템과 제2난방시스템의 동시 작동 동안 실내에 토출되는 토출공기 온도가 토출공기 설정온도보다 낮으면 제3난방시스템을 추가로 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  11. 청구항 1, 청구항 5, 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 히터코어 입구측 냉각수 온도가 실내온도보다 높은 조건에 추가하여 히터코어 입구측 냉각수 온도가 냉각수 관리 최대 온도보다 높은 조건일 때 상기 제2난방시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 히터코어 입구측 냉각수 온도가 냉각수 관리 최대 온도 이하이면 제3난방시스템만 단독으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 난방 제어 방법.







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