KR20150044120A - 전기자동차용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 공조장치에 관한 것으로서, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동될 시에, 에어컨과 PTC 히터의 반응속도 차이로 인해 에어컨의 냉풍만 토출될 경우, 이를 방지할 수 있도록 구성함으로써, 냉풍의 토출로 인한 탑승객의 불쾌감과 불만사항을 해소시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 에어컨과 PTC 히터를 포함하고, 에어컨은, 증발기와 전동압축기를 구비하며, 전동압축기는, 사용자가 차실내 온도를 설정함에 따라 증발기의 목표온도가 정해질 시에, 정해진 목표온도에 따라 회전속도가 조절되면서 증발기를 목표온도로 제어하는 전기자동차용 공조장치에 있어서, 에어컨과 PTC 히터가 동일한 시점에 동시에 온(ON)되면서 작동될 시에, 증발기의 목표온도를 미리 설정된 크기의 온도 만큼 상승시켜, 증발기의 공기 냉각작용을 제한하는 제어부를 구비한다.

Description

전기자동차용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동될 시에, 에어컨과 PTC 히터의 반응속도 차이로 인해 에어컨의 냉풍만 토출될 경우, 이를 방지할 수 있도록 구성함으로써, 냉풍의 토출로 인한 탑승객의 불쾌감과 불만사항을 해소시킬 수 있는 전기자동차용 공조장치에 관한 것이다.
최근 들어, 하이브리드 차량이나 전기 차량 등과 같이, 전기를 동력원으로 사용하는 차량(이하, "전기차량"이라 통칭함)이 다양하게 개발되고 있다.
이러한 전기차량은, 차실내의 온도를 조절하기 위한 공조장치를 구비하는데, 이 공조장치도 전기를 동력원으로 사용한다.
특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉방을 위한 에어컨(1)의 전동압축기(3)도 배터리(5)의 전기를 공급받아 작동되고, 난방을 위한 PTC 히터(7)도 배터리(5)의 전기를 공급받아 작동된다.
한편, 이러한 전기차량의 공조장치는, 자동제어방식으로 개선되고 있다. 자동제어방식의 공조장치는, 차실내,외의 온도 조건에 따라 차실내의 온도를 자동으로 조절한다.
특히, 사용자가 차실내의 온도를 설정(이하, "사용자 설정온도"라 칭함)하면, 현재의 차실내,외 온도를 감지한 다음, 감지된 차실내,외 온도와 "사용자 설정온도"를 근거로 에어컨(1) 증발기(9)의 "목표온도"와, PTC 히터(7)의 "목표온도"를 각각 산출하고, 산출된 "목표온도"에 따라 에어컨(1)과 PTC 히터(7)를 제어한다. 따라서, 차실내의 온도를 "사용자 설정온도"에 맞게 자동제어한다.
통상적으로, "사용자 설정온도"가 설정되면, 에어컨(1)과 PTC 히터(7)가 동시에 자동 제어되면서 "사용자 설정온도"에 맞게 차실내 온도를 제어한다.
특히, 유럽형 차량의 경우에는, 창유리의 김서림(Fog)현상 때문에 에어컨(1)은 항상 온(ON)시켜 놓은 상태에서, PTC 히터(7)를 온(ON), 오프(OFF)시키면서 차실내의 온도를 자동 제어하는 것이 보통이다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치는, 에어컨(1)과 PTC 히터(7)가 동시에 온(ON)되면서 작동될 경우, PTC 히터(7)의 온도가 적절하게 상승될 때까지 에어컨(1)의 냉풍만 차실내로 토출되는 단점이 있다.
특히, 에어컨(1)은, PTC 히터(7)보다 반응속도가 빠르기 때문에, PTC 히터(7)와 동시에 온(ON)되었을 시에, PTC 히터(7)보다 먼저 냉풍을 토출하게 되는데, 이렇게 토출된 냉풍 때문에 차실내의 탑승객이 매우 불쾌해 한다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 에어컨과 PTC 히터의 제어구조를 개선함으로써, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 온(ON)되더라도 에어컨의 냉풍만 차실내의 탑승객에게 토출되는 것을 방지할 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 온(ON)되더라도, 에어컨의 냉풍만 차실내의 탑승객에게 토출되는 것을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 냉풍의 토출로 인한 탑승객의 불쾌감과 불만사항을 해소시킬 수 있는 전기자동차용 공조장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전기자동차용 공조장치는, 에어컨과 PTC 히터를 포함하고, 상기 에어컨은, 증발기와 전동압축기를 구비하며, 상기 전동압축기는, 사용자가 차실내 온도를 설정함에 따라 상기 증발기의 목표온도가 정해질 시에, 정해진 목표온도에 따라 회전속도가 조절되면서 상기 증발기를 목표온도로 제어하는 전기자동차용 공조장치에 있어서, 상기 에어컨과 상기 PTC 히터가 동일한 시점에 동시에 온(ON)되면서 작동될 시에, 상기 증발기의 목표온도를 미리 설정된 크기의 온도 만큼 상승시켜, 상기 증발기의 공기 냉각작용을 제한하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 증발기의 목표온도를 상승시킨 상태에서, 차실내 온도가 사용자가 설정한 차실내 온도에 도달할 시에, 상승된 상기 증발기의 목표온도를 원래의 목표온도로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상승된 상기 증발기의 목표온도를 원래의 목표온도로 복귀시킬 시에, 선형적(線形的)으로 복귀되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치에 의하면, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동될 시에, 전동압축기 작동을 지연시키거나, 전동압축기의 회전속도 증가를 제한하는 구조이므로, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동되는 경우, 에어컨의 작동을 지연시키거나, 에어컨의 냉방작용을 제한할 수 있는 효과가 있다.
또한, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동되는 경우, 에어컨의 작동을 지연시키거나 에어컨의 냉방작용을 제한할 수 있으므로, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동되더라도 에어컨의 냉풍만 차실내로 토출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에어컨의 냉풍만 차실내의 탑승객에게 토출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동되더라도 에어컨의 냉풍만 차실내의 탑승객에게 토출되는 것을 방지할 수 있으므로, 냉풍의 토출로 인한 탑승객의 불쾌감과 불만사항을 해소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 에어컨과 PTC 히터의 동시 작동 시에, 에어컨의 작동을 지연시키거나 에어컨의 냉방작용을 제한하는 구조이므로, 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 따라서, 연비절감의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래의 전기자동차용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 공조장치의 작동예를 나타내는 그래프로서, 에어컨과 PTC 히터가 동시에 작동될 시, 그에 따른 에어컨 증발기의 "목표온도" 변화를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트이다.
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, 공조케이스(10)를 구비하며, 공조케이스(10)의 내부통로(10a)에는 에어컨(20)의 증발기(22)와 PTC 히터(30)가 설치된다.
증발기(22)는, 에어컨(20)의 전동압축기(24)로부터 공급받은 냉매와 내부통로(10a)의 공기를 열교환시킨다. 따라서, 차실내로 공급되는 공기를 냉각시킨다. 이로써, 차실내를 냉방한다.
여기서, 에어컨(20)의 전동압축기(24)는, 배터리(40)의 전원을 공급받아 작동되는데, 이렇게 작동되는 전동압축기(24)는, 증발기(22)의 "목표온도"가 설정되면, 설정된 "목표온도"에 맞춰 그 회전속도가 조절된다. 따라서, 증발기(22)를 "목표온도"로 제어한다.
PTC 히터(30)는, 배터리(40)로부터 인가되는 전기에 의해 작동되면서 내부통로(10a)의 공기를 가열한다. 따라서, 차실내를 난방한다.
이러한 PTC 히터(30)는, 고전압 PTC이며, 상기 고전압 PTC 히터(30)는 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티(Duty)의 제어에 의해 발열량이 조절된다.
다음으로, 본 발명에 따른 전기자동차용 공조장치의 특징부를 도 2와 도 3을 참조하여 상세하게 살펴본다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 에어컨(20)이 작동되는 지를 감지하는 에어컨 작동 감지수단(50)과, PTC 히터(30)가 작동되는 지를 감지하는 히터 작동 감지수단(60)을 구비한다.
에어컨 작동 감지수단(50)은, 에어컨 온,오프 스위치(도시하지 않음)으로 구성된다.
에어컨 온,오프 스위치는, 사용자가 이를 이용하여 에어컨(20)을 온(ON)시키면, "에어컨 온신호(S1)"를 출력하여 에어컨(20)이 작동되었음을 감지할 수 있게 한다.
자동제어방식의 공조장치의 경우, 에어컨 작동 감지수단(50)이, 자동제어유닛(도시하지 않음)을 포함하기도 한다.
자동제어유닛은, "사용자 설정온도"와 차실내,외의 공기 온도에 따라 에어컨(20)을 자동 제어하는 것으로, 에어컨(20)을 자동으로 온시킬 시에, "에어컨 온신호(S1)"를 출력하여 에어컨(20)이 작동되었음을 감지할 수 있게 한다.
히터 작동 감지수단(60)은, 공조장치의 자동제어유닛(도시하지 않음)을 포함한다.
자동제어유닛은, 차실내,외의 공기 온도에 따라 PTC 히터(30)를 자동 제어하는 것으로, PTC 히터(30)를 자동으로 온시킬 시에, "히터 온신호(S2)"를 출력하여 PTC 히터(30)가 작동되었음을 감지할 수 있게 한다.
그리고 본 발명의 공조장치는, 제어부(70)를 구비한다.
제어부(60)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 에어컨 작동 감지수단(50)과 히터 작동 감지수단(60) 각각으로부터 "에어컨 온신호(S1)"와 "히터 온신호(S2)"가 동시에 입력되는 지를 판단한다. 특히, "에어컨 온신호(S1)"와 "히터 온신호(S2)"가 동일한 시점에 입력되는 지를 판단한다.
그리고 판단 결과, 에어컨 작동 감지수단(50)의 "에어컨 온신호(S1)"와, 히터 작동 감지수단(60)의 "히터 온신호(S2)"가 동시에 입력되면, 제어부(70)는 에어컨(20)과 PTC 히터(30)를 동시에 작동(ON)시킬 경우, PTC 히터(30)의 온도가 상승될 때까지 에어컨(20)의 냉풍만 차실내로 토출될 우려가 있는 것으로 판단한다.
그리고 이러한 판단에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 에어컨(20) 증발기(22)의 "목표온도"를 미리 설정된 크기의 온도 만큼(이하, "설정목표온도"라 칭함), 예를 들면, 3∼5℃ 정도로 상향 제어한다(A).
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 에어컨(20)의 전동압축기(24) 작동을 지연시키거나, 전동압축기(24)의 회전속도 증가를 제한한다. 이로써, 에어컨(20)의 작동을 지연시키거나, 에어컨(20)의 냉방성능을 제한한다. 특히, 에어컨(20)의 냉방작용을 PTC 히터(30)의 난방작용에 비해 지연시키거나 제한한다.
그 결과, 에어컨(20)의 냉풍만 차실내로 토출되는 것을 방지한다. 이에 따라. 에어컨(20)의 냉풍만 차실내로 공급되는 것에 따른 탑승객의 불쾌감과 불만사항을 해소시킨다.
한편, 제어부(70)는, 에어컨(20) 증발기(22)의 "목표온도"를 "설정목표온도"로 상향 조절한 상태에서, 차실내 온도 감지센서(80)로부터 차실내의 온도를 제공받는데, 이때, 차실내 온도 감지센서(80)에서 제공받은 "차실내 온도"가, 사용자가 설정한 "사용자 설정온도"에 도달하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상향조절된 에어컨(20) 증발기(22)의 "목표온도"를 원래의 "목표온도"로 복귀시킨다(B). 따라서, 에어컨(20)이 정상적으로 작동되도록 제어한다.
한편, 제어부(70)는, 상향조절된 에어컨(20) 증발기(22)의 "목표온도"를 원래의 "목표온도"로 복귀시킬 시에, 선형적(線形的)으로 복귀되도록 제어한다(C).
이렇게 구성한 이유는, 증발기(22)의 "목표온도"를 원래의 "목표온도"로 복귀시키는 과정에서, 비선형적으로 복귀시키면, 즉, 급격하게 복귀시키면, 차실내로 토출되는 공기의 온도가 급작스럽게 변화되기 때문이며, 그 결과, 차실내의 쾌적성이 떨어지기 때문이다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 공조장치가 온(ON)된 상태에서(S101), 에어컨(20)과 PTC 히터(30)가 동시에 작동되는 지를 판단한다(S103).
판단 결과, 에어컨(20)과 PTC 히터(30)가 동시에 작동되면, 제어부(70)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 증발기(22)의 "목표온도"를 "설정목표온도"로 상향 제어한다(S105).
그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 에어컨(20)의 전동압축기(24) 작동이 지연되거나, 전동압축기(24)의 회전속도 증가가 제한된다. 이로써, 에어컨(20)의 작동이 지연되거나, 또는 에어컨(20)의 냉방작용이 제한된다.
그 결과, 에어컨(20)의 냉풍만 차실내로 토출되지 않게 된다. 따라서. 냉풍의 토출로 인한 탑승객의 불쾌감과 불만사항이 해소된다.
한편, 증발기(22)의 "목표온도"를 상향 조절한 상태에서, 제어부(70)는, 차실내의 온도가 "사용자 설정온도"에 도달하는 지를 다시 판단한다(S107).
판단 결과, "사용자 설정온도"에 도달하였으면, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상향조절된 에어컨(20) 증발기(22)의 "목표온도"를 원래의 "목표온도"로 복귀시킨다(S109). 그러면, 에어컨(20)은 정상적으로 작동된다.
이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 에어컨(20)과 PTC 히터(30)가 동시에 작동될 시에, 전동압축기(24) 작동을 지연시키거나, 전동압축기(24)의 회전속도 증가를 제한하는 구조이므로, 에어컨(20)과 PTC 히터(30)가 동시에 작동되는 경우, 에어컨(20)의 작동을 지연시키거나, 에어컨(20)의 냉방작용을 제한할 수 있다.
또한, 에어컨(20)과 PTC 히터(30)가 동시에 작동되는 경우, 에어컨(20)의 작동을 지연시키거나 에어컨(20)의 냉방작용을 제한할 수 있으므로, 에어컨(20)과 PTC 히터(30)가 동시에 작동되더라도 에어컨(20)의 냉풍만 차실내로 토출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에어컨(20)의 냉풍만 차실내의 탑승객에게 토출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 에어컨(20)과 PTC 히터(30)가 동시에 작동되더라도 에어컨(20)의 냉풍만 차실내의 탑승객에게 토출되는 것을 방지할 수 있으므로, 냉풍의 토출로 인한 탑승객의 불쾌감과 불만사항을 해소시킬 수 있다.
이 밖에도, 에어컨(20)과 PTC 히터(30)의 동시 작동 시에, 에어컨(20)의 작동을 지연시키거나 에어컨(20)의 냉방작용을 제한하는 구조이므로, 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 따라서, 연비절감의 효과를 기대할 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) 20: 에어컨(Aircon)
22: 증발기 24: 전동압축기
30: PTC 히터(Heater) 40: 배터리(Battery)
50: 에어컨 작동 감지수단 60: 히터 작동 감지수단
70: 제어부 80: 차실내 온도 감지센서(Sensor)
S1: 에어컨 온신호 S2: 히터 온신호

Claims (3)

  1. 에어컨(20)과 PTC 히터(30)를 포함하고, 상기 에어컨(20)은, 증발기(22)와 전동압축기(24)를 구비하며, 상기 전동압축기(24)는, 사용자가 차실내 온도를 설정함에 따라 상기 증발기(22)의 목표온도가 정해질 시에, 정해진 목표온도에 따라 회전속도가 조절되면서 상기 증발기(22)를 목표온도로 제어하는 전기자동차용 공조장치에 있어서,
    상기 에어컨(20)과 상기 PTC 히터(30)가 동일한 시점에 동시에 온(ON)되면서 작동될 시에, 상기 증발기(22)의 목표온도를 미리 설정된 크기의 온도 만큼 상승시켜, 상기 증발기(22)의 공기 냉각작용을 제한하는 제어부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(70)는,
    상기 증발기(22)의 목표온도를 상승시킨 상태에서, 차실내 온도가 사용자가 설정한 차실내 온도에 도달할 시에, 상승된 상기 증발기(22)의 목표온도를 원래의 목표온도로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(70)는,
    상승된 상기 증발기(22)의 목표온도를 원래의 목표온도로 복귀시킬 시에, 선형적(線形的)으로 복귀되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공조장치.
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