KR20150071540A - 차량용 에어컨 시스템 제어방법 - Google Patents

차량용 에어컨 시스템 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량용 에어컨 시스템 제어방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법은 (A) 차량에서 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하는 냉각 시스템으로부터 냉각수를 공급받아 냉매를 응축시키는 수랭식 응축기와 냉각 시스템의 쿨링모듈에 구비되어 외기와 열교환을 통해 상기 수랭식 응축기로부터 공급되는 냉매를 응축시키는 공랭식 응축기를 포함하는 에어컨 시스템에서, 차량의 시동이 ON 된 상태에서 차량의 주행 중, 에어컨의 작동을 감지하여 냉매를 압축하는 과정; (B) 상기 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하도록 상기 쿨링모듈에서 외기와의 열교환으로 냉각된 냉각수를 순환시키는 과정; 및 (C) 차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는지 판단하여 워터펌프와 쿨링팬의 작동속도를 제어하고, 차량을 IDLE 상태 또는 주행 상태로 유지하면서, 제어를 종료하는 과정을 포함한다.

Description

차량용 에어컨 시스템 제어방법{AIR CONDITIONER SYSTEM CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 에어컨 시스템 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 조건과 에어컨 작동 여부에 따라 워터펌프와 쿨링팬의 작동을 제어하여 에어컨 시스템의 작동 소모동력을 최소화하고, 냉방성능 향상 및 압력저감을 통해 주행거리를 증대시키도록 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는 공기조화장치는 자동차의 실내를 냉난방하기 위한 공조장치인 에어컨 시스템을 포함한다.
이러한 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것으로 압축기의 구동에 의하여 토출되는 냉매가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 증발기에 의한 열교환에 의하여 자동차의 실내를 난방 또는 냉방하도록 구성된다.
즉, 에어컨 시스템은 여름철 냉방모드 시에는 압축기로부터 압축된 고온, 고압의 기상냉매가 응축기를 통하여 응축된 후 리시버 드라이어 및 팽창밸브를 거쳐 증발기에서의 증발을 통하여 실내의 온도 및 습도를 낮추게 된다.
한편, 최근에는 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 전기배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차로 구분된다.
여기서, 전기 자동차에서는 전술한 에어컨 시스템과 함께, 전기동력부품을 냉각하는 냉각 시스템이 각각 별도의 밀폐회로로 구성되는 바, 차량의 전방에 배치되어 각 시스템으로 냉매 또는 냉각수를 공급하는 쿨링모듈이 복잡해지게 된다.
또한, 전기 자동차의 에어컨 시스템에 수랭식 응축기를 적용할 경우, 냉각수와 냉매를 각각 공급하기 위한 회로가 복잡해지고, 각 시스템의 최대부하조건과 운전온도가 상이하여 쿨링팬과 주행풍에 의한 공랭식 쿨링모듈의 냉각 시, 시스템 별로 냉각성능의 여유가 있는 시스템과 여유가 없는 시스템이 발생하게 된다.
즉, 종래의 전기 자동차에서 에어컨 시스템은 냉각 시스템과 밀폐회로로 별도로 구성되는 바, 수랭식 응축기의 적용 시, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃이 복잡해지고, 주행 조건에 따른 냉각성능의 차이로 인해 압축기, 쿨링팬, 및 워터펌프의 작동 소요동력이 증대됨으로써, 전기 소비량이 증가되어 주행거리가 단축되는 문제점이 있다.
또한, 냉각 시스템과 에어컨 시스템의 최대 부하조건이 상이하여 각 시스템에 최적화된 제어가 어려워 냉각 시스템의 냉각성능과, 에어컨 시스템의 냉방성능이 저하되는 문제점도 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량에서 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하는 냉각 시스템과 통합되며, 냉각유체와 외기를 각각 열교환 매체로 사용하도록 분리 구성한 응축기를 적용하고, 차량의 주행 상태, 에어컨 압력, 전장부품의 온도에 따라 워터펌프와 쿨링팬의 작동을 제어함으로써, 에어컨 시스템의 작동 소모동력을 최소화하고, 냉방성능 향상 및 압력저감을 통해 주행거리를 증대시키도록 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법은 (A) 차량에서 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하는 냉각 시스템으로부터 냉각수를 공급받아 냉매를 응축시키는 수랭식 응축기와 냉각 시스템의 쿨링모듈에 구비되어 외기와 열교환을 통해 상기 수랭식 응축기로부터 공급되는 냉매를 응축시키는 공랭식 응축기를 포함하는 에어컨 시스템에서, 차량의 시동이 ON 된 상태에서 차량의 주행 중, 에어컨의 작동을 감지하여 냉매를 압축하는 과정; (B) 상기 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하도록 쿨링모듈에서 외기와의 열교환으로 냉각된 냉각수를 순환시키는 과정; 및 (C) 차속, 에어컨 압력, 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는지 판단하여 워터펌프와 쿨링팬의 작동속도를 제어하고, 차량을 IDLE 상태 또는 주행 상태로 유지하고, 제어를 종료하는 과정을 포함한다.
상기 (A) 과정은 차량의 시동을 온 시키는 단계; 에어컨이 작동되었는지 감지하는 단계; 및 압축기를 구동시켜 냉매를 압축하여 순환시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (B) 과정은 상기 쿨링모듈로부터 상기 인터쿨러 또는 전장부품으로 냉각수가 순환되도록 워터펌프를 구동시키는 단계; 및 상기 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수가 유입되는 상기 쿨링모듈에서 고온의 냉각수를 외기와 함께 바람을 송풍하여 냉각시키도록 쿨링팬을 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워터펌프는 상기 (A) 과정에서 에어컨 시스템이 작동되지 않을 경우, 상기 인터쿨러 또는 전장부품의 온도에 따라 작동될 수 있다.
상기 워터펌프는 상기 (A) 과정에서 에어컨 시스템이 작동될 경우, 주행 시에는 에어컨의 작동조건으로 설정된 값에 따라 작동될 수 있다.
상기 워터펌프는 상기 (A) 과정에서 에어컨 시스템이 작동될 경우, IDLE 시에는 상기 인터쿨러 또는 전장부품의 온도에 따라 설정된 냉각수 유량과, 주행 시에 에어컨 조건으로 설정된 냉각수 유량중, 더 큰 냉각수 유량이 필요한 조건으로 작동될 수 있다.
상기 (C) 과정은 차속, 에어컨 압력, 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는지 판단하는 단계; 차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과 인터쿨러 또는 전장부품의 온도가 기 설정된 설정치 내에 있지 않은 것으로 판단될 경우, 상기 워터펌프와 상기 쿨링팬의 작동 속도를 제어하고, 상기 (B) 과정으로 리턴하는 단계; 및 차속, 에어컨 압력, 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품의 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는 것으로 판단될 경우, IDLE 또는 주행 모드에 따라 상기 워터펌프와 상기 쿨링팬을 기 설정된 값으로 작동시키고, 제어를 종료하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워터펌프는 전동 워터펌프로 구성되며, ECU의 제어신호에 따라 작동 속도가 제어되어 순환되는 냉각수의 유량이 조절될 수 있다.
상기 차량은 내연기관 차량일 경우, 상기 인터쿨러가 적용되고, 모터가 적용된 전기 자동차 또는 모터와 내연기관이 함께 적용된 하이브리드 차량일 경우, 상기 전장부품이 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법에 의하면, 내연기관 차량 또는 전기자동차와 하이브리드 차량을 포함한 친환경 차량에서 구동계와 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하는 냉각 시스템과 통합되며, 냉각유체와 외기를 각각 열교환 매체로 사용하도록 분리 구성한 응축기를 적용하고, 차속, 에어컨 압력, 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품의 온도에 따라 워터펌프와 쿨링팬의 작동을 제어함으로써, 에어컨 시스템의 작동 소모동력을 최소화하여 냉각소요동력을 축소시키는 효과가 있다.
또한, 에어컨 시스템의 상태 및 조건에 따라 워터펌프와 쿨링팬의 작동을 제어할 수 있어 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시키고, 냉각소요동력 축소를 통해 동일한 전력으로 주행거리를 증대시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법이 적용되는 적용되는 차량 냉각 및 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법이 적용되는 적용되는 차량 냉각 및 에어컨 시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 제어 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 냉각 시스템(10)에 통합된 에어컨 시스템(20)에 적용된다.
먼저, 기본적인 냉각 시스템(10)은 구동계(11)와 인터쿨러 또는 전장부품(12)에 냉각수를 순환시키는 워터펌프(17)와, 냉각을 완료한 고온의 냉각수를 외기와 열교환을 통해 냉각시키도록 라디에이터와 쿨링팬(15)을 포함하는 쿨링모듈(13)로 구성된다.
그리고 상기 에어컨 시스템(20)은 상기 쿨링모듈(13)에 포함되는 수랭식 응축기(21)와 공랭식 응축기(23), 상기 수랭식 응축기(21)에 압축된 냉매를 공급하는 압축기(25), 상기 각 응축기(21, 23)를 통해 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(27), 팽창밸브(27)에서 팽창된 냉매를 공급받아 증발시키는 증발기(29)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 제어방법은 차량에서 인터쿨러 또는 전장부품(12)을 냉각하는 냉각 시스템(10)과 통합되며, 냉각유체와 외기를 각각 열교환 매체로 사용하도록 분리 구성한 응축기(21, 23)를 적용하고, 차속, 에어컨 압력, 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품의 온도에 따라 워터펌프(17)와 쿨링팬(15)의 작동을 제어함으로써, 에어컨 시스템(20)의 작동 소모동력을 최소화하고, 냉방성능 향상 및 압력저감을 통해 주행거리를 증대시키도록 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법은, 도 2에서 도시한 바와 같이, (A) 차량에서 인터쿨러 또는 전장부품(12)을 냉각하는 냉각 시스템(10)으로부터 냉각수를 공급받아 냉매를 응축시키는 수랭식 응축기(21)와 냉각 시스템의 쿨링모듈(13)에 구비되어 외기와 열교환을 통해 상기 수랭식 응축기(21)로부터 공급되는 냉매를 응축시키는 공랭식 응축기(23)를 포함하는 에어컨 시스템에서, 차량의 시동이 ON 된 상태에서 차량의 주행 중, 에어컨의 작동을 감지하여 냉매를 압축하는 과정과, (C) 차속, 에어컨 압력, 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는지 판단하여 워터펌프(15)와 쿨링팬(17)의 작동속도를 제어하고, 차량을 IDLE 상태 또는 주행 상태로 유지하고, 제어를 종료하는 과정을 포함한다.
먼저, 상기 (A) 과정에서는 차량의 시동을 온 시킨 상태(S1)에서, 에어컨이 작동되었는지를 감지하고(S2), 압축기(25)를 구동시켜 냉매를 압축하여 순환시킴으로써, 차량의 냉방을 수행한다(S3).
그런 후, 상기 (B) 과정에서는 상기 쿨링모듈(13)로부터 인터쿨러 또는 전장부품(12)으로 냉각수가 순환되도록 워터펌프(15)를 구동시키고(S4), 인터쿨러 또는 전장부품(12)을 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수가 유입되는 상기 쿨링모듈(13)에서 고온의 냉각수를 외기와 함께 바람을 송풍하여 냉각시키도록 쿨링팬(17)을 작동시킨다(S5).
여기서, 상기 워터펌프(15)는 (A) 과정에서 에어컨 시스템(20)이 작동되지 않을 경우, 인터쿨러 또는 전장부품(12)의 온도에 따라 작동되고, 반대로 에어컨 시스템(20)이 작동될 경우, 주행 시에는 에어컨의 작동조건으로 설정된 값에 따라 작동될 수 있다.
또한, 상기 워터펌프(15)는 상기 (A) 과정에서 에어컨 시스템(20)이 작동될 경우, IDLE 시에는 인터쿨러 또는 전장부품(12)의 온도에 따라 설정된 냉각수 유량과, 주행 시에 에어컨 조건으로 설정된 냉각수 유량 중, 더 큰 냉각수 유량이 필요한 조건으로 작동될 수 있다.
그리고 상기 (C) 과정은 워터펌프(15)와 쿨링팬(17)이 작동된 상태에서 차속, 에어컨 압력, 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는지 판단한다(S6).
상기 단계(S6)에서 차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품의 온도가 기 설정된 설정치 내에 있지 않은 것으로 판단될 경우(즉, 조건을 만족하지 않으면), 상기 워터펌프(15)와 상기 쿨링팬(17)의 작동 속도를 제어하고, 상기 (B) 과정으로 리턴한다(S7).
반면, 차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품의 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는 것으로 판단될 경우(즉, 조건을 만족하면), IDLE 또는 주행 모드에 따라 상기 워터펌프(15)와 상기 쿨링팬(17)을 기 설정된 값으로 작동시키고(S8), 제어를 종료한다.
여기서, 상기 워터펌프(15)는 전동 워터펌프로 구성되며, ECU의 제어신호에 따라 작동 속도가 제어되어 순환되는 냉각수의 유량이 조절될 수 있다.
그리고 전술한 바와 같은 차량용 에어컨 시스템 제어방법이 적용되는 상기 차량은 내연기관 차량일 경우, 상기 인터쿨러가 적용되고, 모터가 적용된 전기 자동차 또는 모터와 내연기관이 함께 적용된 하이브리드 차량일 경우, 상기 전장부품이 적용될 수 있다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템 제어방법을 적용하면, 차량에서 인터쿨러 또는 전장부품(12)을 냉각하는 냉각 시스템(10)과 통합되며, 냉각유체와 외기를 각각 열교환 매체로 사용하도록 분리 구성한 응축기(21, 23)를 적용하고, 차량의 주행 상태, 에어컨 압력, 및 냉각수온과 인터쿨러 또는 전장부품의 온도에 따라 워터펌프(15)와 쿨링팬(17)의 작동을 제어함으로써, 에어컨 시스템의 작동 소모동력을 최소화하여 냉각소요동력을 축소시킬 수 있다.
또한, 에어컨 시스템(20)의 상태 및 조건에 따라 워터펌프(15)와 쿨링팬(17)의 작동을 제어할 수 있어 에어컨 시스템(10)의 냉방성능을 향상시키고, 냉각소요동력 축소를 통해 동일한 전력으로 주행거리를 증대시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 냉각 시스템
11 : 구동계
12 : 인터쿨러 또는 전장부품
13 : 쿨링모듈
15 : 워터펌프
17 : 쿨링팬
20 : 에어컨 시스템
21 : 수랭식 응축기
23 : 공랭식 응축기
25 : 압축기
27 : 팽창밸브
29 : 증발기

Claims (9)

  1. (A) 차량에서 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하는 냉각 시스템으로부터 냉각수를 공급받아 냉매를 응축시키는 수랭식 응축기와 냉각 시스템의 쿨링모듈에 구비되어 외기와 열교환을 통해 상기 수랭식 응축기로부터 공급되는 냉매를 응축시키는 공랭식 응축기를 포함하는 에어컨 시스템에서, 차량의 시동이 ON 된 상태에서 차량의 주행 중, 에어컨의 작동을 감지하여 냉매를 압축하는 과정;
    (B) 상기 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하도록 상기 쿨링모듈에서 외기와의 열교환으로 냉각된 냉각수를 순환시키는 과정; 및
    (C) 차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는지 판단하여 워터펌프와 쿨링팬의 작동속도를 제어하고, 차량을 IDLE 상태 또는 주행 상태로 유지하면서, 제어를 종료하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 과정은
    차량의 시동을 온 시키는 단계;
    에어컨이 작동되었는지 감지하는 단계; 및
    압축기를 구동시켜 냉매를 압축하여 순환시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 과정은
    상기 쿨링모듈로부터 상기 인터쿨러 또는 전장부품으로 냉각수가 순환되도록 워터펌프를 구동시키는 단계; 및
    상기 인터쿨러 또는 전장부품을 냉각하면서 온도가 상승된 냉각수가 유입되는 상기 쿨링모듈에서 고온의 냉각수를 외기와 함께 바람을 송풍하여 냉각시키도록 쿨링팬을 작동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 워터펌프는
    상기 (A) 과정에서 에어컨 시스템이 작동되지 않을 경우, 상기 인터쿨러 또는 전장부품의 온도에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 워터펌프는
    상기 (A) 과정에서 에어컨 시스템이 작동될 경우, 주행 시에는 에어컨의 작동조건으로 설정된 값에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 워터펌프는
    상기 (A) 과정에서 에어컨 시스템이 작동될 경우, IDLE 시에는 인터쿨러 또는 전장부품의 온도에 따라 설정된 냉각수 유량과, 주행 시에 에어컨 조건으로 설정된 냉각수 유량중, 더 큰 냉각수 유량이 필요한 조건으로 작동되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (C) 과정은
    차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는지 판단하는 단계;
    차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품의 온도가 기 설정된 설정치 내에 있지 않은 것으로 판단될 경우, 상기 워터펌프와 상기 쿨링팬의 작동 속도를 제어하고, 상기 (B) 과정으로 리턴하는 단계; 및
    차속, 에어컨 압력, 및 냉각수온과, 인터쿨러 또는 전장부품의 온도가 기 설정된 설정치 내에 있는 것으로 판단될 경우, IDLE 또는 주행 모드에 따라 상기 워터펌프와 상기 쿨링팬을 기 설정된 값으로 작동시키고, 제어를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 워터펌프는
    전동 워터펌프로 구성되며, ECU의 제어신호에 따라 작동 속도가 제어되어 순환되는 냉각수의 유량이 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차량은
    내연기관 차량일 경우, 상기 인터쿨러가 적용되고,
    모터가 적용된 전기 자동차 또는 모터와 내연기관이 함께 적용된 하이브리드 차량일 경우, 상기 전장부품이 적용되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템 제어방법.
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