KR20140111444A - 전기자동차용 공조장치 - Google Patents

전기자동차용 공조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 공조장치에 관한 것으로서, 배터리의 충전량 감소에 비례하여 블로어의 회전속도 상한치를 능동적으로 제어함으로써, 블로어로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있고, 배터리 충전량 감소에 의한 냉,난방 기능저하 시에, 차실내의 불필요한 공기도입을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어와, 블로어에 구동 전력을 제공하는 배터리를 포함하며, 블로어의 회전속도는 미리 설정된 상한치를 초과하지 않도록 제어되는 전기자동차의 공조장치에 있어서, 배터리의 충전량에 따라 블로어의 회전속도 상한치를 조절하는 제어부를 구비하며, 제어부는, 배터리의 충전량이 감소될 시에, 이에 비례하여 블로어의 회전속도 상한치를 저감시킨다.

Description

전기자동차용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 충전량 감소에 비례하여 블로어의 회전속도 상한치를 능동적으로 제어함으로써, 블로어로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있고, 배터리 충전량 감소에 의한 냉,난방 기능저하 시에, 차실내의 불필요한 공기도입을 방지할 수 있는 전기자동차용 공조장치에 관한 것이다.
전기를 동력원으로 사용하는 전기 차량과 연료전지 차량과 하이브리드 차량(이하, "전기자동차"라 통칭함)은, 에너지 절감을 통한 연비개선이 매우 중요하다. 그래야만, 차량의 주행거리를 증가시킬 수 있기 때문이다.
연비개선의 방법으로서, 배터리의 충전량에 따라 차량의 각종 전기부품들을 제어하는 방법이 있다. 특히, 에너지 소모가 가장 많은 공조장치를 배터리의 충전량에 따라 능동적으로 제어하는 방법이 있다.
이 기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉방모드 시에, 배터리의 충전량이 점차 저감될 경우, 배터리의 충전량에 비례하여 에어컨 전동압축기의 출력회전수(rpm) 상한치(이하, "허용회전수"라 칭함)을 점차 줄이도록 구성된다(A).
따라서, 전동압축기의 출력회전수 상한치에 제한을 둔다. 이로써, 전동압축기로 인한 전력소모를 최소화시킨다. 그 결과, 에너지 소비를 최소화시켜 차량의 연비를 개선시킨다.
또한, 난방모드 시에, 배터리의 충전량이 점차 저감될 경우, 배터리의 충전량에 비례하여 PTC 히터의 발열량 상한치(이하, "허용발열량"이라 칭함)을 점차 줄이도록 구성된다(B).
따라서, PTC 히터의 발열량 상한치에 제한을 둔다. 이로써, PTC 히터로 인한 전력소모를 최소화시킨다. 그 결과, 에너지 소비를 최소화시켜 차량의 연비를 개선시킨다.
한편, 배터리의 충전량이 점차 저감될 경우라도, 블로어의 회전속도 상한치(이하, "허용회전속도"라 칭함)는 저감시키지 않는다(C).
이렇게 구성한 이유는, 전동압축기와 PTC 히터는, 고전압 부품이므로, 전력소모가 많아서 에너지 절감을 위해 제한할 필요가 있지만, 블로어의 경우, 저전압 부품이므로, 전력소모가 적어서 굳이 에너지 절감을 위해 제한할 필요가 없기 때문이다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치는, 배터리의 충전량이 감소되어 전동압축기의 허용회전수와 PTC 히터의 허용발열량이 저감되면, 에어컨 증발기(도시하지 않음)와 PTC 히터의 냉,난방기능도 저하되는 데, 그럼에도 불구하고, 블로어의 허용회전속도는 정상적으로 제어되므로, 냉,난방기능이 저하된 증발기와 PTC 히터측의 공기가, 블로어를 통해 차실내로 불필요하게 유입된다는 단점이 있다.
특히, 블로어는, 차실내의 온도가 높거나 낮으면, 이를 보상하기 위해 더욱 빠른 속도로 회전되는 데, 이러한 경우, 냉방기능이 저하된 증발기측의 덥고 습한 공기, 또는 난방기능이 저하된 PTC 히터측의 차가운 공기가 차실내로 더욱 많이 유입된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차실내의 쾌적성이 현저하게 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 공조장치는, 배터리 충전량이 감소될지라도, 블로어의 허용회전속도는 제한하지 않으므로, 에너지 절감의 효과가 떨어진다는 단점이 있다.
특히, 차실내의 온도가 높거나 낮으면, 온도 보상을 위해 블로어의 회전속도가 높아져 전력 소모가 현저하게 증가되는데, 그럼에도 불구하고, 블로어의 허용회전속도를 제한하지 않으므로, 배터리의 소모가 더욱 가중된다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에 에너지 절감의 효과가 떨어진다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점 때문에 연비 개선의 효과가 현저하게 저감되는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 배터리의 충전량 감소에 따라 블로어의 허용회전속도를 제한할 수 있도록 구성함으로써, 배터리의 충전량 감소되어 에어컨과 PTC 히터의 냉,난방 성능 저하될 경우, 에어컨과 PTC 히터의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 저감시킬 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 배터리의 충전량 감소되어 에어컨과 PTC 히터의 냉,난방 성능 저하될 경우, 에어컨과 PTC 히터의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 저감시킬 수 있도록 구성함으로써, 성능 저하된 에어컨측의 덥고 습한공기 또는 PTC 히터측의 차가운 공기의 불필요한 차실내 유입을 최소화할 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 에어컨측의 덥고 습한 공기와 PTC 히터측의 차가운 공기의 불필요한 차실내 유입을 최소화할 수 있도록 구성함으로써, 차실내의 쾌적성을 향상시킬 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배터리의 충전량 감소에 따라 블로어의 허용회전속도를 제한할 수 있도록 구성함으로써, 블로어로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 블로어로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있도록 구성함으로써, 에너지 소비를 최소화시켜 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치는, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어와, 상기 블로어에 구동 전력을 제공하는 배터리를 포함하며, 상기 블로어의 회전속도는 미리 설정된 상한치를 초과하지 않도록 제어되는 전기자동차의 공조장치에 있어서, 상기 배터리의 충전량에 따라 상기 블로어의 회전속도 상한치를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전량이 감소될 시에, 이에 비례하여 상기 블로어의 회전속도 상한치를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 냉매를 압축하여 에어컨의 증발기측으로 공급하는 전동압축기를 더 포함하고, 상기 전동압축기의 회전수는 미리 설정된 상한치를 초과하지 않도록 제어되며, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전량이 감소될 시에, 이에 비례하여 상기 전동압축기의 회전수 상한치를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 차실내로 송풍되는 공기를 가열하는 PTC 히터를 더 포함하고, 상기 PTC 히터의 발열량은 미리 설정된 상한치를 초과하지 않도록 제어되며, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전량이 감소될 시에, 이에 비례하여 상기 PTC 히터의 발열량 상한치를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치에 의하면, 배터리의 충전량 감소에 따라 블로어의 허용회전속도를 제한하는 구조이므로, 배터리의 충전량 감소되어 에어컨의 증발기와 PTC 히터의 냉,난방 성능이 저하될 경우, 증발기와 PTC 히터의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 배터리의 충전량 감소되어 증발기와 PTC 히터의 냉,난방 성능이 저하될 경우, 증발기와 PTC 히터의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 저감시킬 수 있는 구조이므로, 성능 저하된 증발기측의 덥고 습한공기 또는 PTC 히터측의 차가운 공기의 불필요한 차실내 유입을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 증발기측의 덥고 습한 공기와 PTC 히터측의 차가운 공기의 불필요한 차실내 유입을 최소화할 수 있으므로, 차실내의 쾌적성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 배터리의 충전량 감소에 따라 블로어의 허용회전속도를 제한하는 구조이므로, 블로어로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 블로어로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있으므로, 에너지 소비를 최소화시켜 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전기자동차용 공조장치가 작동될 시에, 배터리 충전량에 따른 블로어의 허용회전속도와 PTC 히터의 허용발열량과 에어컨 전동압축기의 허용회전수의 변화를 나타내는 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치가 작동될 시에, 배터리 충전량에 따른 블로어의 허용회전속도와 PTC 히터의 허용발열량과 에어컨 전동압축기의 허용회전수의 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 전기자동차용 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.
전기자동차용 공조장치는, 공조장치는, 공조케이스(10)를 구비하며, 공조케이스(10)에는 블로어(12)와 증발기(14)와 PTC 히터(16)가 설치된다.
블로어(12)는, 내,외기를 흡입하고, 흡입된 내,외기를 공조케이스(10)의 내부통로(10a)로 송풍한다.
증발기(14)는, 전동압축기(14a)측으로부터 공급된 냉매를 통해 내부통로(10a)의 공기를 냉각시킨다. 따라서, 차실내를 냉방한다.
PTC 히터(16)는, 인가되는 전기에 의해 작동되면서 내부통로(10a)의 공기를 가열한다. 따라서, 차실내를 난방한다.
그리고 전기자동차용 공조장치는, 배터리(도시하지 않음)의 충전량에 따라 전동압축기(14a)와 PTC 히터(16)를 제어하는 제어부(20)를 포함한다.
제어부(20)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 메모리부(22)를 포함한다.
메모리부(22)는, 배터리 충전량별, "전동압축기 허용회전수"와 "PTC 히터 허용발열량"들이 다양하게 저장되어 있다.
한편, 제어부(20)는, 배터리 충전량 감지수단(24)으로부터 현재의 "배터리 충전량"이 입력되면, 입력된 "배터리 충전량"에 대응한 "전동압축기 허용회전수"와 "PTC 히터 허용발열량"을 메모리부(22)에서 검출한다.
그리고 검출된 "전동압축기 허용회전수"와 "PTC 히터 허용발열량"에 의거하여 전동압축기(14a)의 허용회전수와 PTC 히터(16)의 허용발열량을 제어한다. 따라서, 전동압축기(14a)의 회전수를 "허용회전수"에 맞춰 제어하고, PTC 히터(16)의 발열량을 "허용발열량"에 맞춰 제어한다.
이로써, 배터리의 충전량 감소에 대응하여, 전동압축기(14a)의 회전수와 PTC 히터(16)의 발열량을 능동적으로 제어한다. 그 결과, 전동압축기(14a)와 PTC 히터(16)로 인한 전력소모를 최소화시킨다. 이에 따라, 에너지 소비를 최소화시켜 차량의 연비를 개선시킨다.
참고로, 배터리 충전량 감지수단(24)은, 배터리 충전량 감지센서(도시하지 않음)로 구성되며, 배터리의 충전량을 감지한 다음, 감지된 배터리의 충전량을 제어부(20)에 입력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 특징부를 도 2와 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 전기자동차용 공조장치는, 제어부(20)의 메모리부(22)를 구비하되, 상기 메모리부(22)는 배터리 충전량별, "블로어 허용회전속도"들을 다양하게 저장하고 있다.
그리고 본 발명의 전기자동차용 공조장치는, 제어부(20)를 구비하되, 상기 제어부(20)는, 배터리 충전량 감지수단(24)으로부터 현재의 "배터리 충전량"이 입력될 경우, 입력된 "배터리 충전량"에 대응되는 "블로어 허용회전속도"를 메모리부(22)에서 검출한다.
그리고 검출된 "블로어 허용회전속도"에 의거하여 블로어(12)의 허용회전속도를 제어한다. 따라서, 블로어(12)의 회전속도를 "허용회전속도"에 맞춰 제어한다.
이로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리의 충전량 감소에 대응하여, 블로어(12)의 회전속도를 능동적으로 제어한다(D). 그 결과, 블로어(12)로 인한 전력소모를 최소화시킨다. 이에 따라, 에너지 소비를 최소화시켜 차량의 연비를 개선시킨다.
또한, 배터리의 충전량 감소에 대응하여, 블로어(12)의 회전속도를 능동적으로 제어함으로써, 배터리의 충전량 감소에 따라 에어컨의 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능이 저하될 경우, 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 능동적으로 감소시킨다.
따라서, 냉각성능이 저하된 증발기(14)측의 덥고 습한공기가 차실내로 유입되거나 또는 난방성능이 저하된 PTC 히터(16)측의 차가운 공기가 차실내로 유입되는 현상을 최소화시킨다. 이로써, 덥고 습한 공기와, 차가운 공기의 차실내 유입으로 인한 차실내의 쾌적성 저하현상을 방지한다.
한편, 메모리부(22)에는, "배터리 충전량"별로, 각기 다른 "블로어 허용회전속도"가 다양하게 내장됨은 물론이며, 이러한 "배터리 충전량"별 "블로어 허용회전속도"들은 여러 번의 시험결과를 통해 얻어진 시험 데이터에 근거한다.
바람직하게는, 메모리부(22)에 저장된 "블로어 허용회전속도"는 배터리의 충전량에 비례하도록 설정되는 것이 좋다. 예를 들면, 배터리의 충전량이 적을수록 "블로어 허용회전속도"가 점차 감소되도록 설정되는 것이 좋다.
이렇게 구성한 이유는, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리의 충전량이 적을수록, "블로어 허용회전속도"를 점차 감소시켜서 블로어(12)의 소모 전력을 최소화시키기 위함이며, 이는, 배터리의 충전량이 적을수록, 블로어(12)의 소모 전력을 최소화시킴으로써, 에너지 절감의 효과와, 이를 통한 연비 개선의 효과를 증진시키기 위함이다.
또한, 배터리의 충전량이 적을수록, "블로어 허용회전속도"를 점차 감소시킴으로써, 배터리의 충전량 감소에 따른 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능 저하에 적극적으로 대응할 수 있게 하기 위함이다. 특히, 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능이 저하될 경우, 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 저감시키기 위함이다.
이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 배터리의 충전량 감소에 따라 블로어(12)의 허용회전속도를 제한하는 구조이므로, 배터리의 충전량 감소되어 에어컨의 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능이 저하될 경우, 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 저감시킬 수 있다.
또한, 배터리의 충전량 감소되어 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능이 저하될 경우, 증발기(14)와 PTC 히터(16)의 냉,난방 성능 저하에 맞춰 차실내로 유입되는 공기의 풍량을 저감시킬 수 있는 구조이므로, 성능 저하된 증발기(14)측의 덥고 습한공기 또는 PTC 히터(16)측의 차가운 공기의 불필요한 차실내 유입을 최소화할 수 있다.
또한, 증발기(14)측의 덥고 습한 공기와 PTC 히터(16)측의 차가운 공기의 불필요한 차실내 유입을 최소화할 수 있으므로, 차실내의 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배터리의 충전량 감소에 따라 블로어(12)의 허용회전속도를 제한하는 구조이므로, 블로어(12)로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 블로어(12)로 인한 배터리의 소모를 최소화할 수 있으므로, 에너지 소비를 최소화시켜 차량의 연비를 개선시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 공조케이스(Case) 12: 블로어(Blower)
14: 증발기 14a: 전동압축기
16: 히터(Heater) 20: 제어부
22: 메모리부 24: 배터리 충전량 감지수단

Claims (5)

  1. 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어(12)와, 상기 블로어(12)에 구동 전력을 제공하는 배터리를 포함하며, 상기 블로어(12)의 회전속도는 미리 설정된 상한치를 초과하지 않도록 제어되는 전기자동차의 공조장치에 있어서,
    상기 배터리의 충전량에 따라 상기 블로어(12)의 회전속도 상한치를 조절하는 제어부(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(20)는,
    상기 배터리의 충전량이 감소될 시에, 이에 비례하여 상기 블로어(12)의 회전속도 상한치를 저감시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 공조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    냉매를 압축하여 에어컨의 증발기(14)측으로 공급하는 전동압축기(14a)를 더 포함하고, 상기 전동압축기(14a)의 회전수는 미리 설정된 상한치를 초과하지 않도록 제어되며,
    상기 제어부(20)는,
    상기 배터리의 충전량이 감소될 시에, 이에 비례하여 상기 전동압축기(14a)의 회전수 상한치를 저감시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    차실내로 송풍되는 공기를 가열하는 PTC 히터(16)를 더 포함하고, 상기 PTC 히터(16)의 발열량은 미리 설정된 상한치를 초과하지 않도록 제어되며,
    상기 제어부(20)는,
    상기 배터리의 충전량이 감소될 시에, 이에 비례하여 상기 PTC 히터(16)의 발열량 상한치를 저감시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 공조장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리의 충전량을 감지하는 배터리 충전량 감지수단(24)과;
    상기 배터리 충전량별, 상기 블로어(12)의 회전속도 상한치인 허용회전속도와, 상기 전동압축기(14a)의 회전수 상한치인 허용회전수와, 상기 PTC 히터(16)의 발열량 상한치인 허용발열량을 저장하고 있는 메모리부(22)를 더 포함하며;
    상기 제어부(20)는, 상기 배터리 충전량 감지수단(24)으로부터 입력된 배터리 충전량에 대응되는 상기 블로어(12)의 허용회전속도와 상기 전동압축기(14a)의 허용회전수와 상기 PTC 히터(16)의 허용발열량을 상기 메모리부(22)에서 각각 검출하고, 검출된 허용회전속도와 허용회전수와 허용발열량에 의거하여 상기 블로어(12)의 허용회전속도와 상기 전동압축기(14a)의 허용회전수와 상기 PTC 히터(16)의 허용발열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
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