KR20130057657A - Air conditioning system for electric vehicle - Google Patents

Air conditioning system for electric vehicle Download PDF

Info

Publication number
KR20130057657A
KR20130057657A KR1020110123514A KR20110123514A KR20130057657A KR 20130057657 A KR20130057657 A KR 20130057657A KR 1020110123514 A KR1020110123514 A KR 1020110123514A KR 20110123514 A KR20110123514 A KR 20110123514A KR 20130057657 A KR20130057657 A KR 20130057657A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
igbt element
temperature
frequency
controlling
switching frequency
Prior art date
Application number
KR1020110123514A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
백창현
원승식
Original Assignee
한라비스테온공조 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한라비스테온공조 주식회사 filed Critical 한라비스테온공조 주식회사
Priority to KR1020110123514A priority Critical patent/KR20130057657A/en
Publication of KR20130057657A publication Critical patent/KR20130057657A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2218—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters controlling the operation of electric heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/06—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line using only one supply
    • B60L1/08—Methods and devices for control or regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0236—Industrial applications for vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H2001/00114—Heating or cooling details
    • B60H2001/00128—Electric heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2246—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant obtaining information from a variable, e.g. by means of a sensor
    • B60H2001/2256—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant obtaining information from a variable, e.g. by means of a sensor related to the operation of the heater itself, e.g. flame detection or overheating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2268—Constructional features
    • B60H2001/2275—Thermoelectric converters for generating electrical energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

PURPOSE: An air conditioning system for an electric vehicle is provided to prevent the overheating of an IGBT device by actively controlling the switching frequency of the IGBT device. CONSTITUTION: An air conditioning system for an electric vehicle comprises a temperature detection unit(20) which detects the temperature of an IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) device(9) and a control unit(30) which variably controls the switching frequency of the IGBT device according to the temperature of the IGBT device sensed by the temperature detection unit. The control unit controls the switching frequency of the IGBT device to a predetermined low frequency or a predetermined high frequency when the temperature of the IGBT device sensed by the temperature detection unit is greater or less than a predetermined reference temperature. [Reference numerals] (10) Battery; (20) Temperature detection unit; (30) Control unit; (8) Microcomputer; (9) IGBT device

Description

전기자동차용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an air conditioning system for an electric vehicle,

본 발명은 전기자동차용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, PTC 히터를 제어하기 위한 IGBT 소자의 스위칭 주파수를 능동적으로 가변 제어하도록 구성함으로써, IGBT 소자의 스위칭 주파수를 어느 하나에만 국한하여 제어하는 것에 따른 소음발생 문제와 IGBT 소자의 과열 및 리플전류의 증가 문제를 해소할 수 있는 전기자동차용 공조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle, and more particularly, by controlling the switching frequency of the IGBT element for controlling the PTC heater actively, thereby controlling the switching frequency of the IGBT element to only one. The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle that can solve the problem of noise generation and the increase of overheating and ripple current of an IGBT element.

하이브리드(Hybrid) 차량이나 전기차량은, 엔진의 사용이 제한적이거나 엔진을 사용하지 않으므로 난방에 필요한 엔진 냉각수가 부족하거나 엔진 냉각수를 얻을 수 없다. Hybrid vehicles and electric vehicles do not have sufficient engine cooling water required for heating because engine use is limited or the engine is not used.

따라서, 하이브리드 차량이나 전기차량(이하, "차량"이라 통칭함)의 공조장치는, 엔진 냉각수 없이도 차실내를 난방할 수 있는 난방장치를 채용하고 있다. 그 일례로서, PTC 히터(Positive Temperature Coefficient Heater)를 이용한 난방장치가 있다.Therefore, the air conditioner of a hybrid vehicle or an electric vehicle (hereinafter referred to as "vehicle") employs a heating device capable of heating the interior of the vehicle without engine cooling water. One example is a heating apparatus using a PTC heater (Positive Temperature Coefficient Heater).

이 기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공조케이스(1)의 내부통로(3)상에 설치되는 PTC 히터(5)와, PTC 히터(5)를 제어하는 히터제어유닛(7)을 포함한다.This technique includes a PTC heater 5 installed on the inner passage 3 of the air conditioning case 1 and a heater control unit 7 for controlling the PTC heater 5, as shown in FIG. do.

PTC 히터(5)는, 고전압 PTC이며, PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비(Duty Ratio:펄스폭의 넓이) 제어에 의해 발열량이 조절된다. 이러한 PTC 히터(5)는, 차실내로 송풍되는 공기를 가열한다. 따라서, 차실내를 난방한다. The PTC heater 5 is a high voltage PTC, and the amount of heat generated is controlled by the duty ratio control of the pulse width modulation (PWM) signal. This PTC heater 5 heats the air blown into a vehicle interior. Therefore, the vehicle interior is heated.

히터제어유닛(7)은, 마이콤(8)과 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자(9)를 포함한다. The heater control unit 7 includes a microcomputer 8 and an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) element 9.

마이콤(8)은, PTC 히터(5)의 발열량을 조절하기 위한 "PWM 제어신호"를 출력하고, IGBT 소자(9)는 마이콤(8)의 "PWM 제어신호"에 따라 PTC 히터(5)에 인가되는 배터리(10)의 전류를 제어한다. 따라서, PTC 히터(5)의 발열량을 조절한다.The microcomputer 8 outputs a " PWM control signal " for adjusting the amount of heat generated by the PTC heater 5, and the IGBT element 9 transmits to the PTC heater 5 in accordance with the " PWM control signal " The current of the battery 10 applied is controlled. Therefore, the calorific value of the PTC heater 5 is adjusted.

여기서, IGBT 소자(9)는, 스위칭 주파수(Switching Frequency)가 낮게 설정되는 것이 일반적이다. 왜냐하면, 스위칭 주파수가 낮아야만 IGBT 소자(9)의 과열이 방지되기 때문이며, 이로써, 과열로 인한 IGBT 소자(9)의 열손상과 고장이 방지되기 때문이다.Here, it is common for the IGBT element 9 to have a low switching frequency. This is because overheating of the IGBT element 9 is prevented only when the switching frequency is low, thereby preventing thermal damage and failure of the IGBT element 9 due to overheating.

그런데, 이러한 종래의 공조장치는, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수가 낮게 설정되는 구조이므로, IGBT 소자(9)의 작동시에 저주파 소음이 발생된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차실내의 승차감이 현저하게 저하된다는 문제점이 있다. However, such a conventional air conditioning apparatus has a disadvantage in that low frequency noise is generated when the IGBT element 9 is operated because the switching frequency of the IGBT element 9 is set to be low. There is a problem that it is significantly lowered.

또한, 종래의 공조장치는, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수가 낮게 설정되므로, 리플전류(Ripple Current)가 증대된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 배터리(10)의 성능이 저하되거나 배터리(10)의 수명이 단축될 우려가 있다는 문제점이 있다.In addition, the conventional air conditioner has a disadvantage in that a ripple current is increased because the switching frequency of the IGBT element 9 is set low, and the performance of the battery 10 is deteriorated or the battery 10 is deteriorated due to such a disadvantage. There is a problem that the service life of the may be shortened.

한편, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 높여서 저주파 소음의 발생을 저감시키고, 리플전류를 저감시킬 수도 있다. 그러나 이러한 경우, IGBT 소자(9)가 과열될 우려가 있다는 문제점이 있다.On the other hand, by increasing the switching frequency of the IGBT element 9, it is possible to reduce the occurrence of low frequency noise and to reduce the ripple current. In this case, however, there is a problem that the IGBT element 9 may be overheated.

이를 감안하여, IGBT 소자(9)의 과열시, IGBT 소자(9)를 컷 오프(Cut-Off)시키는 과열방지장치를 설치하기도 한다.In view of this, an overheat prevention device that cuts off the IGBT element 9 when the IGBT element 9 is overheated may be provided.

그러나, 과열방지장치는, IGBT 소자(9)가 과열될 때마다 컷 오프시키는 구조이므로, IGBT 소자(9)가 빈번하게 오프(OFF)된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 PTC 히터(5)도 빈번하게 오프되면서 차실내의 난방을 중지한다는 문제점이 있다. 그 결과, 차실내의 난방효율이 현저하게 저하된다는 결점이 있다.However, the overheat prevention device has a disadvantage in that the IGBT element 9 is frequently turned off since the IGBT element 9 is cut off whenever the IGBT element 9 is overheated. While off, there is a problem that the heating in the interior of the car is stopped. As a result, there is a drawback that the heating efficiency in the vehicle cabin is significantly lowered.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, IGBT 소자의 작동소음 발생을 방지할 수 있으면서 IGBT 소자의 과열과 리플전류의 증대도 방지할 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is an air conditioner for an electric vehicle, which can prevent occurrence of operating noise of the IGBT element and also prevent overheating of the IGBT element and an increase in ripple current. To provide a device.

본 발명의 다른 목적은, IGBT 소자의 작동소음과 과열 및 리플전류의 증대를 방지할 수 있도록 구성함으로써, IGBT 소자의 작동소음으로 인한 승차감 저하현상과, IGBT 소자의 과열로 인한 IGBT 소자의 손상 및, 리플전류의 증대로 인한 배터리의 성능저하 현상을 방지할 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is configured to prevent the operation noise of the IGBT element, the overheating and the increase in the ripple current, thereby reducing the ride comfort caused by the operation noise of the IGBT element, damage to the IGBT element due to overheating of the IGBT element and In addition, the present invention provides an air conditioner for an electric vehicle that can prevent a performance degradation of a battery due to an increase in ripple current.

본 발명의 또 다른 목적은, IGBT 소자를 빈번하게 컷 오프시키지 않고서도 IGBT 소자의 과열을 방지할 수 있도록 구성함으로써, PTC 히터의 빈번한 난방 중지현상을 방지하고, 이로써, 차실내의 난방효율을 향상시킬 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to prevent overheating of the IGBT element without frequently cutting off the IGBT element, thereby preventing frequent heating stop of the PTC heater, thereby improving heating efficiency in the vehicle interior. The present invention provides an air conditioner for an electric vehicle.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전기자동차용 공조장치는, 차실내로 송풍되는 공기를 가열하는 PTC 히터와, 상기 PTC 히터를 제어하는 히터제어유닛을 구비하며, 상기 히터제어유닛은, 상기 PTC 히터에 인가되는 배터리의 전류를 제어하여 상기 PTC 히터의 발열량을 조절하는 IGBT 소자를 포함하는 전기자동차용 공조장치에 있어서, 상기 IGBT 소자의 온도를 감지하는 온도 감지수단과; 상기 온도 감지수단에서 감지된 상기 IGBT 소자의 온도에 따라 상기 IGBT 소자의 스위칭 주파수를 가변 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the air conditioner for an electric vehicle of the present invention includes a PTC heater for heating air blown into a vehicle cabin, and a heater control unit for controlling the PTC heater, wherein the heater control unit includes: An air conditioner for an electric vehicle, comprising: an IGBT element configured to control a current of a battery applied to a PTC heater to adjust a calorific value of the PTC heater, comprising: temperature sensing means for sensing a temperature of the IGBT element; And a controller configured to variably control the switching frequency of the IGBT element according to the temperature of the IGBT element sensed by the temperature sensing means.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 온도 감지수단에서 감지된 상기 IGBT 소자의 온도가, 미리 설정된 기준온도 이상일 시에는 상기 IGBT 소자의 스위칭 주파수를 미리 설정된 특정 저주파수로 제어하고; 상기 온도 감지수단에서 감지된 상기 IGBT 소자의 온도가, 미리 설정된 기준온도 미만일 시에는 상기 IGBT 소자의 스위칭 주파수를 미리 설정된 특정 고주파수로 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the controller is configured to control the switching frequency of the IGBT element to a predetermined low frequency when the temperature of the IGBT element detected by the temperature sensing means is equal to or greater than a preset reference temperature; When the temperature of the IGBT element detected by the temperature sensing means is less than a preset reference temperature, the switching frequency of the IGBT element is controlled to a predetermined high frequency.

그리고 상기 IGBT 소자의 스위칭 주파수를 특정 저주파수로 제어하기 기준온도와, 상기 IGBT 소자의 스위칭 주파수를 특정 고주파수로 제어하기 위한 기준온도가 편차를 두고 서로 다른 크기로 설정되는 것을 특징으로 한다.The reference temperature for controlling the switching frequency of the IGBT element to a specific low frequency and the reference temperature for controlling the switching frequency of the IGBT element to a specific high frequency are set to different sizes with a difference.

본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치에 의하면, IGBT 소자의 스위칭 주파수를 소자의 온도에 따라 능동적으로 가변 제어하는 구조이므로, IGBT 소자의 스위칭 주파수를 어느 하나에만 국한하여 제어하는 것에 따른 각종 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다. According to the air conditioner for an electric vehicle according to the present invention, since the switching frequency of the IGBT element is actively controlled according to the temperature of the element, various problems caused by controlling the switching frequency of the IGBT element are limited to only one. It can work.

특히, IGBT 소자를 저주파수로 제어하는 것에 따른 저주파 소음발생 문제와, IGBT 소자를 고주파수로 제어하는 것에 따른 IGBT 소자의 과열 및 리플전류의 증가 문제에 효율적으로 대응할 수 있는 효과가 있다.In particular, there is an effect that can effectively cope with the problem of low frequency noise generated by controlling the IGBT element at low frequency, and the problem of increasing overheating and ripple current of the IGBT element by controlling the IGBT element at high frequency.

또한, IGBT 소자의 소음발생 문제와, IGBT 소자의 과열 및 리플전류 증가에 효과적으로 대응할 수 있으므로, 소음발생으로 인한 승차감 저하와, IGBT 소자의 과열 및 리플전류 증가로 인한 제품의 손상과 배터리의 성능저하 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, it can effectively respond to noise generation problems of IGBT elements and to increase overheating and ripple current of IGBT elements, resulting in deterioration of ride comfort due to noise generation, damage to products and deterioration of battery due to overheating and ripple current of IGBT elements. There is an effect that can prevent the phenomenon in advance.

또한, 본 발명은, IGBT 소자의 스위칭 주파수를 능동적으로 제어하여 IGBT 소자의 과열을 방지하는 구조이므로, 종래와 같이, 별도의 과열방지장치를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 과열방지장치의 작동으로 인한 IGBT 소자의 빈번하게 컷 오프를 방지할 수 있다. 이로써, PTC 히터의 빈번한 난방 중지현상을 방지하여 차실내의 난방효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, since the present invention has a structure for actively controlling the switching frequency of the IGBT element to prevent overheating of the IGBT element, it is not necessary to use a separate overheat prevention device as in the prior art. Therefore, it is possible to prevent frequent cutoff of the IGBT element due to the operation of the overheat protection device. As a result, it is possible to prevent the frequent heating stop of the PTC heater to improve the heating efficiency in the vehicle interior.

도 1은 종래의 전기자동차용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치를 나타내는 도면,
도 3은 IGBT 소자의 온도를 감지하는 온도 감지수단의 설치예를 나타내는 PCB 패널부의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 작동예를 나타내는 그래프로서, IGBT 소자의 스위칭 주파수를 저주파수로 제어하기 위한 제 1기준온도와, IGBT 소자의 스위칭 주파수를 고주파수로 제어하기 위한 제 2기준온도를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트이다.1 is a view showing a conventional air conditioner for an electric vehicle,
2 is a view showing the air conditioner for an electric vehicle according to the present invention;
3 is a plan view of the PCB panel unit showing an installation example of the temperature sensing means for sensing the temperature of the IGBT element;
4 is a graph showing an operation example of an air conditioner for an electric vehicle according to the present invention, the first reference temperature for controlling the switching frequency of the IGBT element at a low frequency, and the second for controlling the switching frequency of the IGBT element at a high frequency. A drawing showing a reference temperature,
5 is a flowchart showing an operation example of the air conditioner for an electric vehicle according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다). DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an air conditioner for an electric vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings (the same components as those in the prior art are denoted by the same reference numerals).

먼저, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 전기자동차의 PTC 히터 장치에 대해 간략하게 설명한다. First, prior to looking at the air conditioner for an electric vehicle according to the present invention, a brief description of the PTC heater device of the electric vehicle with reference to FIG.

PTC 히터 장치는, PTC 히터(5)와, PTC 히터(5)를 제어하는 히터제어유닛(7)을 구비한다.The PTC heater apparatus is provided with the PTC heater 5 and the heater control unit 7 which controls the PTC heater 5.

PTC 히터(5)는, PWM 신호의 듀티비 제어에 의해 발열량이 조절되며, 차실내로 송풍되는 공기를 가열한다. 따라서, 차실내를 난방한다. The PTC heater 5 adjusts the amount of heat generated by the duty ratio control of the PWM signal, and heats the air blown into the vehicle interior. Therefore, the vehicle interior is heated.

히터제어유닛(7)은, 마이콤(8)과 IGBT 소자(9)를 포함한다. 마이콤(8)은, PTC 히터(5)의 발열량을 조절하기 위한 "PWM 제어신호"를 출력한다. The heater control unit 7 includes a microcomputer 8 and an IGBT element 9. The microcomputer 8 outputs a "PWM control signal" for adjusting the amount of heat generated by the PTC heater 5.

IGBT 소자(9)는, 마이콤(8)의 "PWM 제어신호"에 따라 PTC 히터(5)에 인가되는 배터리(10)의 전류를 제어한다. 따라서, PTC 히터(5)의 발열량을 조절한다.The IGBT element 9 controls the current of the battery 10 applied to the PTC heater 5 in accordance with the "PWM control signal" of the microcomputer 8. Therefore, the calorific value of the PTC heater 5 is adjusted.

다음으로, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치를 도 2와 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. Next, the air conditioner for an electric vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, IGBT 소자(9)의 온도를 감지하는 온도 감지수단(20)을 구비한다.First, referring to FIG. 2, the air conditioner of the present invention includes a temperature sensing means 20 for sensing the temperature of the IGBT element 9.

온도 감지수단(20)은, 온도감지센서로 구성되며, IGBT 소자(9)의 인접한 부분에 설치된다.The temperature sensing means 20 is composed of a temperature sensing sensor and is installed in an adjacent portion of the IGBT element 9.

특히, 도 3에 도시된 바와 같이, IGBT 소자(9)가 설치된 PCB 패널부(22)의 기판상에 설치되어 있되, 상기 IGBT 소자(9)에 인접하게 설치된다. 따라서, IGBT 소자(9)의 온도를 정밀하게 감지한다.In particular, as shown in FIG. 3, the IGBT element 9 is provided on the substrate of the PCB panel portion 22 provided therewith, but is provided adjacent to the IGBT element 9. Thus, the temperature of the IGBT element 9 is accurately sensed.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 온도 감지수단(20)으로부터 입력된 IGBT 소자(9)의 온도를 처리하여 상기 IGBT 소자(9)를 제어하는 제어부(30)를 구비한다.Referring back to FIG. 2, the air conditioner of the present invention includes a controller 30 for controlling the temperature of the IGBT element 9 input from the temperature sensing means 20 to control the IGBT element 9. .

제어부(30)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 온도 감지수단(20)으로부터 IGBT 소자(9)의 온도가 감지되면, 감지된 온도가 미리 설정된 "기준온도" 이상인지를 여부를 비교한다.The controller 30 is equipped with a microprocessor. When the temperature of the IGBT element 9 is detected from the temperature sensing means 20, the controller 30 compares whether the sensed temperature is equal to or greater than a preset “reference temperature”.

비교 결과, IGBT 소자(9)의 온도가 "기준온도" 이상이면, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수가 너무 높아서 상기 IGBT 소자(9)가 과열된 것으로 판단하여 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 미리 설정된 "특정 저주파수"로 낮추어준다.As a result of the comparison, if the temperature of the IGBT element 9 is greater than or equal to the "reference temperature", it is determined that the switching frequency of the IGBT element 9 is too high and the IGBT element 9 is overheated, thereby reducing the switching frequency of the IGBT element 9. Decrease to the preset "Specific Low Frequency".

따라서, IGBT 소자(9)의 온도가 낮아질 수 있게 한다. 이로써, IGBT 소자(9)의 과열을 방지한다. 그 결과, 과열로 인한 IGBT 소자(9)의 손상과 고장을 예방한다.Thus, the temperature of the IGBT element 9 can be lowered. This prevents overheating of the IGBT element 9. As a result, damage and failure of the IGBT element 9 due to overheating are prevented.

한편, 비교 결과, IGBT 소자(9)의 온도가 "기준온도" 미만이면, 제어부(30)는 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수가 너무 낮아서 저주파 소음이 발생되고 리플전류가 증대될 우려가 있는 것으로 판단한다. On the other hand, as a result of the comparison, if the temperature of the IGBT element 9 is less than the "reference temperature", the control unit 30 is said that the switching frequency of the IGBT element 9 is too low to generate low frequency noise and increase the ripple current. To judge.

그리고 이러한 판단에 따라 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 미리 설정된 "특정 고주파수"로 높여준다. 따라서, IGBT 소자(9)에서 발생되는 저주파 소음을 없애주고, 리플전류를 저감시킨다. 이로써, 차실내의 승차감을 향상시키고, 배터리(10)의 성능을 향상시킨다.And according to this determination, the switching frequency of the IGBT element 9 is raised to a predetermined "specific high frequency". Thus, low frequency noise generated in the IGBT element 9 is eliminated, and the ripple current is reduced. This improves the riding comfort in the vehicle interior and improves the performance of the battery 10.

한편, 제어부(30)에 내장된 "기준온도"는, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 "특정 저주파수"로 제어하기 위한 것(이하, "제 1기준온도"라 칭함)과, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 "특정 고주파수"로 제어하기 위한 것(이하, "제 2기준온도"라 칭함)이 서로 다르게 설정되는 것이 바람직하다.On the other hand, the " reference temperature " built in the control unit 30 is for controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to a specific low frequency (hereinafter referred to as " first reference temperature ") and the IGBT element ( It is preferable to set the switching frequency of 9) to "specific high frequency" (hereinafter referred to as "second reference temperature") differently.

더욱 바람직하게는, IGBT 소자(9)를 "특정 저주파수"로 제어하기 위한 "제 1기준온도"보다, IGBT 소자(9)를 "특정 고주파수"로 제어하기 위한 "제 2기준온도"가 "특정 온도값" 만큼 낮게 설정되는 것이 바람직하다. More preferably, the "second reference temperature" for controlling the IGBT element 9 to "specific high frequency" is "specific" rather than the "first reference temperature" for controlling the IGBT element 9 to a "specific low frequency". Temperature as low as " temperature value "

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, IGBT 소자(9)를 "특정 저주파수"로 제어하기 위한 "제 1기준온도"가 100℃일 경우, IGBT 소자(9)를 "특정 고주파수"로 제어하기 위한 "제 2기준온도"는 80℃로 설정되는 것이 바람직하다.For example, as shown in FIG. 4, when the "first reference temperature" for controlling the IGBT element 9 to "specific low frequency" is 100 ° C, the IGBT element 9 is controlled to "specific high frequency". Preferably, the "second reference temperature" is set to 80 deg.

이렇게, "특정 저주파수"의 제어 기준인 "제 1기준온도"와 "특정 고주파수"의 제어 기준인 "제 2기준온도"에 편차를 둔 이유는, "특정 저주파수"의 제어 기준인 "제 1기준온도"와 "특정 고주파수"의 제어 기준인 "제 2기준온도"가 동일할 경우, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수가 하나의 온도를 기준으로 민감하게 변화되기 때문이며, 이럴 경우, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수가 빈번하게 변경되면서 IGBT 소자(9)의 내구성이 저하될 우려가 있기 때문이다.Thus, the reason for the deviation between the "first reference temperature" which is the control criterion of "specific low frequency" and the "second reference temperature" which is the control criterion of "specific high frequency" is the "first reference" which is the control criterion of "specific low frequency" This is because the switching frequency of the IGBT element 9 is sensitively changed based on one temperature when the "second reference temperature" which is the control criterion of "temperature" and "specific high frequency" is the same, and in this case, the IGBT element 9 This is because there is a concern that the durability of the IGBT element 9 is lowered as the switching frequency of the?

그리고, 제어부(30)에 내장된 "특정 고주파수"는, 불가청 주파수 대역인 것이 바람직하다. 예를 들면, 20㎑ 이상의 주파수 대역인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the "specific high frequency" built into the control part 30 is an inaudible frequency band. For example, it is preferable that it is a frequency band of 20 Hz or more.

이는, IGBT 소자(9)를 "특정 고주파수"로 제어했을 시에, IGBT 소자(9)에서 발생된 고주파음을 차실내의 탑승객이 인식할 수 없게 하기 위함이며, 이로써, 차실내의 승차감을 향상시킨다.This is to prevent passengers in the vehicle from recognizing the high frequency sound generated by the IGBT element 9 when the IGBT element 9 is controlled to a specific high frequency, thereby improving ride comfort in the vehicle interior. Let's do it.

다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 전기자동차용 공조장치의 작동예를 도 2와 도 5를 참조하여 설명한다.Next, an operation example of the air conditioner for an electric vehicle having such a configuration will be described with reference to FIGS. 2 and 5.

먼저, PTC 히터(10)가 온(ON)되면(S101), 제어부(30)는, IGBT 소자(9)의 온도를 감지한다(S103).First, when the PTC heater 10 is ON (S101), the control unit 30 senses the temperature of the IGBT element 9 (S103).

그리고 감지된 IGBT 소자(9)의 온도가 "제 1기준온도" 이상으로 상승되었는지를 판단한다(S105).In operation S105, it is determined whether the sensed temperature of the IGBT element 9 has risen above the " first reference temperature. &Quot;

판단 결과, "제 1기준온도"이상으로 상승되었으면, 제어부(30)는 IGBT 소자(9)가 과열될 우려가 있는 것으로 판단하여 상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 "특정 저주파수"로 제어한다(S107). 그러면, IGBT 소자(9)의 온도가 낮아지면서 과열이 방지된다. As a result of the determination, if the temperature rises above the "first reference temperature", the controller 30 determines that the IGBT element 9 may be overheated, and controls the switching frequency of the IGBT element 9 to a specific low frequency. (S107). Then, the temperature of the IGBT element 9 is lowered and overheating is prevented.

한편, IGBT 소자(9)를 "저주파수"로 제어한 상태에서, 제어부(30)는, IGBT 소자(9)의 온도가 "제 2기준온도" 미만으로 저하되었는지를 다시 판단한다(S109).On the other hand, in the state which controlled the IGBT element 9 to "low frequency", the control part 30 determines again whether the temperature of the IGBT element 9 fell below "the 2nd reference temperature" (S109).

판단 결과, "제 2기준온도" 미만으로 저하되었으면, 제어부(30)는 IGBT 소자(9)에서 저주파 소음이 발생되고, 리플전류가 증가될 우려가 있는 것으로 판단하여 상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 "특정 고주파수"로 제어한다(S111). If the determination result is lower than the "second reference temperature", the control unit 30 determines that low frequency noise is generated in the IGBT element 9 and that the ripple current may be increased, thereby switching the IGBT element 9. The frequency is controlled to "specific high frequency" (S111).

그러면, IGBT 소자(9)에서 발생되는 저주파 소음이 없어지고 리플전류가 저감된다. 이로써, 차실내의 승차감이 향상되고, 배터리(10)의 성능이 향상된다.This eliminates the low frequency noise generated in the IGBT element 9 and reduces the ripple current. This improves the riding comfort in the vehicle interior and improves the performance of the battery 10.

한편, IGBT 소자(9)를 "고주파수"로 제어한 상태에서, 제어부(30)는, 상기 (S105)(S107)(S109)(S111) 단계들을 반복적으로 재실행한다. On the other hand, in a state where the IGBT element 9 is controlled to " high frequency, " the controller 30 repeatedly executes the steps (S105), S107, S109, and S111.

따라서, 제어부(30)는, IGBT 소자(9)의 온도에 따라 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 "고주파수" 또는 "저주파수"로 능동적으로 가변 제어한다. 이로써, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 저주파수 또는 고주파수 중 어느 하나에만 국한하여 제어하는 것에 따른 각종 문제점을 해소할 수 있다. Accordingly, the controller 30 actively controls the switching frequency of the IGBT element 9 to "high frequency" or "low frequency" in accordance with the temperature of the IGBT element 9. As a result, various problems caused by controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to be limited to either low frequency or high frequency can be solved.

예를 들면, IGBT 소자(9)를 저주파수로 제어하는 것에 따른 저주파 소음발생 문제와, IGBT 소자(9)를 고주파수로 제어하는 것에 따른 IGBT 소자(9)의 과열 및 리플전류의 증가 문제에 효율적으로 대응할 수 있다. For example, the low frequency noise generation problem caused by controlling the IGBT element 9 at low frequency and the overheating and increase in ripple current of the IGBT element 9 caused by the high frequency control of the IGBT element 9 are efficiently performed. It can respond.

이로써, IGBT 소자(9)의 저주파 소음으로 인한 승차감 저하현상과, IGBT 소자(9)의 과열로 인한 장치의 고장 및, 리플전류의 증대로 인한 배터리(10)의 성능저하 현상을 미연에 방지할 수 있다.As a result, deterioration of ride comfort due to low frequency noise of the IGBT element 9, malfunction of the device due to overheating of the IGBT element 9, and performance degradation of the battery 10 due to an increase in ripple current can be prevented. Can be.

이 밖에도, 제어부(30)는, IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 능동적으로 제어하여 IGBT 소자(9)의 과열도 방지하므로, 종래와 같이, 별도의 과열방지장치를 사용하지 않고서도 IGBT 소자(9)의 과열을 방지할 수 있다. In addition, since the controller 30 actively controls the switching frequency of the IGBT element 9 to prevent overheating of the IGBT element 9, the IGBT element ( 9) Overheating can be prevented.

따라서, 과열방지장치의 작동으로 인한 IGBT 소자(9)의 빈번하게 컷 오프를 방지할 수 있고, 이로써, PTC 히터의 빈번한 난방 중지현상을 방지할 수 있으며, 그 결과, 차실내의 난방효율을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, it is possible to prevent the frequent cut-off of the IGBT element 9 due to the operation of the overheat prevention device, thereby preventing the frequent heating stop of the PTC heater, thereby improving the heating efficiency in the vehicle interior. You can do it.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

1: 공조케이스 3: 내부통로
5: PTC 히터(Heater) 7: 히터제어유닛
8: 마이콤(Micom) 9: IGBT 소자
10: 배터리(Battery) 20: 온도 감지수단
22: PCB 패널부 30: 제어부 1: air conditioning case 3: internal passage
5: PTC Heater 7: Heater Control Unit
8: Micom 9: IGBT device
10: Battery 20: Temperature sensing means
22: PCB panel portion 30: control unit

Claims (6)

차실내로 송풍되는 공기를 가열하는 PTC 히터(5)와, 상기 PTC 히터(5)를 제어하는 히터제어유닛(7)을 구비하며, 상기 히터제어유닛(7)은, 상기 PTC 히터(5)에 인가되는 배터리(10)의 전류를 제어하여 상기 PTC 히터(5)의 발열량을 조절하는 IGBT 소자(9)를 포함하는 전기자동차용 공조장치에 있어서,
상기 IGBT 소자(9)의 온도를 감지하는 온도 감지수단(20)과;
상기 온도 감지수단(20)에서 감지된 상기 IGBT 소자(9)의 온도에 따라 상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 가변 제어하는 제어부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.The PTC heater 5 which heats the air blown into a vehicle interior, and the heater control unit 7 which controls the said PTC heater 5 are provided, The said heater control unit 7 is the said PTC heater 5 In the air conditioner for an electric vehicle comprising an IGBT element (9) for controlling the current of the battery 10 is applied to control the amount of heat generated by the PTC heater (5),
Temperature sensing means (20) for sensing the temperature of the IGBT element (9);
And a control unit (30) for variably controlling the switching frequency of the IGBT element (9) according to the temperature of the IGBT element (9) sensed by the temperature sensing means (20). 제 1항에 있어서,
상기 제어부(30)는,
상기 온도 감지수단(20)에서 감지된 상기 IGBT 소자(9)의 온도가, 미리 설정된 기준온도 이상일 시에는 상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 미리 설정된 특정 저주파수로 제어하고;
상기 온도 감지수단(20)에서 감지된 상기 IGBT 소자(9)의 온도가, 미리 설정된 기준온도 미만일 시에는 상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 미리 설정된 특정 고주파수로 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.The method of claim 1,
The control unit (30)
When the temperature of the IGBT element 9 sensed by the temperature sensing means 20 is greater than or equal to a preset reference temperature, controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to a predetermined low frequency;
When the temperature of the IGBT element 9 sensed by the temperature sensing means 20 is less than the preset reference temperature, the electric vehicle, characterized in that for controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to a predetermined high frequency Air conditioning system. 제 2항에 있어서,
상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 특정 저주파수로 제어하기 기준온도와, 상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 특정 고주파수로 제어하기 위한 기준온도가 편차를 두고 서로 다른 크기로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.The method of claim 2,
A reference temperature for controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to a specific low frequency and a reference temperature for controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to a specific high frequency are set to different sizes with a deviation. HVAC equipment for electric vehicles. 제 3항에 있어서,
상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 특정 저주파수로 제어하기 위한 기준온도 보다, 상기 IGBT 소자(9)의 스위칭 주파수를 특정 고주파수로 제어하기 위한 기준온도가 미리 설정된 특정 온도값 만큼 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.The method of claim 3, wherein
The reference temperature for controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to a specific high frequency is set lower than the reference temperature for controlling the switching frequency of the IGBT element 9 to a specific low frequency. Air-conditioning device for electric vehicles. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부(30)에 내장된 특정 고주파수는, 불가청 주파수 대역의 주파수인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.The method according to any one of claims 2 to 4,
The specific high frequency built in the control unit 30 is an electric vehicle air conditioning apparatus, characterized in that the frequency of the inaudible frequency band. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도 감지수단(20)은,
상기 IGBT 소자(9)가 설치된 PCB 패널부(22)의 기판상에 상기 IGBT 소자(9)에 인접하도록 설치되는 온도감지센서인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
The temperature sensing means 20,
The air conditioner for an electric vehicle, characterized in that the temperature sensor is installed adjacent to the IGBT element (9) on the substrate of the PCB panel unit 22, the IGBT element (9) is installed.
KR1020110123514A 2011-11-24 2011-11-24 Air conditioning system for electric vehicle KR20130057657A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110123514A KR20130057657A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Air conditioning system for electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110123514A KR20130057657A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Air conditioning system for electric vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130057657A true KR20130057657A (en) 2013-06-03

Family

ID=48857184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110123514A KR20130057657A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Air conditioning system for electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130057657A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7782584B2 (en) Load drive controller and control system
KR101444593B1 (en) Safety device for vehicle
KR102405177B1 (en) Air conditioning system for hybrid automotive vehicles
JP6019720B2 (en) Vehicle air conditioning control device
JP2003291632A (en) Electric heater, motor vehicle using the same, and electric heater control unit
KR101482079B1 (en) Ptc heater of air conditioning system for automotive vehicles and control method of the same
JP6383536B2 (en) Vehicle air-conditioning safety device and control method thereof
KR20120026184A (en) Driving method of air conditioner in electrical vehicle
JP2014159204A (en) Air conditioner for vehicle
KR101666557B1 (en) Air conditioning system for electric vehicle
KR101200157B1 (en) Temperature controlling apparatus for heating and air conditioning device of automobile seat and method thereof
KR20130057657A (en) Air conditioning system for electric vehicle
KR101475793B1 (en) Air conditioning system for electric vehicle
KR20070059407A (en) The air conditioning system for hybrid engine vehicle and the heating control method by it
KR20120131744A (en) Air conditioning system for automotive vehicle
KR20130091400A (en) Air conditioning system for automotive vehicles
KR102358768B1 (en) Air conditioning system for automotive vehicles
US9581348B2 (en) Method of controlling the temperature of a controller of an electric compressor for an air conditioner in a vehicle
KR101469755B1 (en) Air conditioning system for electric vehicle
JP5795822B2 (en) Hot water heating device
KR102285982B1 (en) Air conditioning system for automotive vehicles
JP2020072010A (en) Electrical heater apparatus
KR20110032082A (en) Air conditioning system for hybrid automotive vehicles
JP2002321521A (en) Electrical load control apparatus and air conditioning apparatus for vehicle
JP6105276B2 (en) Vehicle safety device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application