KR20170002214A - 하이브리드 차량의 실내 난방 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 실내 난방 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 방법은 차량의 실내에 근접하여 배치된 전기 히터와, 엔진으로부터 공급되는 냉각수를 사용하여 차량의 실내에 공급되는 공기의 온도를 조절하는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법에 있어서, 하이브리드 차량의 엔진 가동 조건을 만족하는지를 판단하는 단계, 설정된 난방 온도보다 측정된 실내 온도가 낮으면 상기 엔진을 가동하는 단계, 전기 히터의 가동 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 그리고 전기 히터에 전원을 공급하기 위한 배터리가 완충되면 전기 히터를 가동하는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 실내 난방 방법{METHOD OF HEATING CABIN OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 차량의 실내 난방 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle; HEV)은 동력원으로 엔진과 모터를 모두 사용하는 차량을 의미한다. 하이브리드 차량은 엔진을 정지시키고 모터만으로 구동되는 전기 자동차(Electric Vehicle; EV) 모드를 제공함으로써 연비 향상을 도모하고 있다.
하이브리드 차량은, 가솔린 또는 디젤 등의 화석 연료를 사용하는 일반적인 차량과는 달리, 엔진이 선택적으로 작동하게 된다. 일반적인 자동차의 엔진은 차량의 구동을 위한 동력을 생산할 뿐만 아니라 차량의 공조기를 작동시키기 위한 동력을 생산하게 된다. 특히, 차량의 실내를 난방시키기 위하여 엔진에서 데워진 냉각수는 실내 근처에 배치된 열교환기를 지나가며 공기와 열교환하게 되고, 냉각수와의 열교환을 통해 데워진 공기는 실내에 공급되어 차량의 실내를 난방하게 된다.
그런데, 하이브리드 차량은 엔진은 냉각수 온도에 따라서 on/off 된다. 따라서 냉각수 온도가 높은 경우, 실내 난방이 충분히 되지 않은 상태에서 엔진이 꺼지게 되어 실내 난방을 신속하게 하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 냉각수 온도와 상관없이 엔진을 계속 가동 시키면 연료 소모가 커 연비가 나빠지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진의 가동을 최소화하면서도, 실내 난방 속도를 증가시킬 수 있는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 방법은 차량의 실내에 근접하여 배치된 전기 히터와, 엔진으로부터 공급되는 냉각수를 사용하여 차량의 실내에 공급되는 공기의 온도를 조절하는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법에 있어서, 하이브리드 차량의 엔진 가동 조건을 만족하는지를 판단하는 단계, 설정된 난방 온도보다 측정된 실내 온도가 낮으면 상기 엔진을 가동하는 단계, 전기 히터의 가동 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 그리고 전기 히터에 전원을 공급하기 위한 배터리가 완충되면 상기 전기 히터를 가동하는 단계를 포함한다.
상기 냉각수 온도가 설정 온도에 도달하면 상기 엔진이 정지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 온도가 설정 온도에 도달하기 전에 상기 배터리는 완충되도록 상기 냉각수 온도를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 설정 온도는 75℃ 내지 80℃일 수 있다.
상기 엔진 가동 조건을 만족하는지 판단하는 단계 전에, 하이브리드 차량의 주행 모드는 EV 모드인지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 히터는 피티씨(positive temperature coefficient; PTC) 히터일 수 있다.
본 발명의 실시예에서와 같이 전기 히터를 추가하고, 배터리의 과충전 에너지를 이용하면 신속하게 실내 온도를 상승시킬 수 있다.
따라서, 실내 온도를 높이기 위해서 계속적으로 엔진을 동작 시켜야 함으로 인한 연료 소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 공조 장치의 하나의 예를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 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.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 공조 장치의 하나의 예를 도시한 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 공조 장치의 하나의 예는 냉각수 순환 회로(10), 블로워(20), 열교환기(30), 그리고 히터(40)를 포함한다. 따라서, 공기는 블로워(20)에 의하여 열교환기(30)로 공급되고 열교환기(30)에서 냉각수와 열교환 된 후 차량의 실내(50)에 공급된다.
냉각수 순환 회로(10)는 차량의 냉각수를 순환시켜 엔진(60; 도 2 참조)을 냉각시킨다. 또한, 냉각수 순환 회로(10)는 엔진(60)에서 데워진 냉각수를 열교환기(30)로 공급하는 냉각수 공급 회로를 포함하며, 열교환기(30)를 통과한 냉각수를 다시 전달받는 냉각수 회수 회로를 포함한다. 또한, 냉각수 순환 회로(10)는 엔진(60)에서 데워진 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터를 더 포함할 수 있다.
더 나아가, 실내(50)의 난방이 필요하고 엔진(60)이 작동하지 않는 경우에 냉각수가 열교환기(30)를 우회하도록 하는 우회 회로를 상기 냉각수 순환 회로(10)는 더 포함할 수 있다. 여기에서 기재한 장치들 외에 냉각수를 순환시키기 위한 다양한 장치들(예를 들어, 워터 펌프 등)이 사용될 수 있으나, 설명의 편의상 다양한 장치들에 대한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명의 실시예에서는 엔진(60)에서 데워진 냉각수를 열교환기(30)로 공급할 수 있는 어떠한 냉각수 순환 회로(10)도 사용될 수 있다.
블로워(20)는 공기를 차량의 실내(50)로 공급하도록 되어 있다. 블로워(20)는 일반적으로 팬의 회전 속도를 조절함으로써 차량의 실내(50)에 공급되는 공기의 양을 조절한다. 만약 팬의 회전 속도가 높다면 차량의 실내(50)에 공급되는 공기가 많기 때문에 실내(50)의 난방을 위하여 더 많은 열이 필요하게 된다.
열교환기(30)는 블로워(20)로부터 실내(50)에 공급되는 공기가 지나 가는 경로 상에 배치되어 있다. 상기 열교환기(30)는 냉각수 순환 회로(10)로부터 엔진(60)에서 데워진 공기를 공급 받고, 블로워(20)로부터 공기를 공급 받는다. 상기 엔진(60)과 상기 공기는 열교환기(30) 내부에서 서로 섞이지 않으면서 열교환된다. 따라서, 실내(50)에 공급되는 공기는 상기 히터(40) 및/또는 열교환기(30)에서 데워지게 된다.
히터(40)는 블로워(20)로부터 실내(50)에 공급되는 공기가 지나 가는 경로 상에 배치되어 있다. 히터(40)는 전원 공급 장치로부터 전원을 공급 받아 발열한다. 따라서, 히터(40)를 지나가는 공기는 상기 열에 의하여 데워지게 된다. 상기 히터(40)는 열교환기(30)의 후단에 장착될 수 있으며, 실내(50)에 근접하게 배치된다. 상기 히터(40)는 피티씨(positive temperature coefficient; PTC) 히터일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 관련된 하이브리드 차량의 공조 장치만을 간략하게 도시하였다. 따라서, 본 발명의 실시예는 도 1에 도시된 공조 장치뿐만 아니라 다양한 하이브리드 차량의 공조 장치에 적용될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 장치의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 장치는 전원 공급 장치(102, 104), 외기 온도 센서(106), 냉각수 온도 센서(108), 제어기(110), 엔진(60), 블로워(20), 열교환기(30) 및 히터(40)를 포함한다. 본 발명의 실시예에는 도 2에 도시된 장치들 외에 다양한 장치들을 더 포함할 수 있으나, 설명의 편의상 그것들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
전원 공급 장치(102, 104)는 상기 블로워(20), 히터(40) 및/또는 차량의 전기 부품들에 전원을 공급한다. 이러한 목적을 위하여, 상기 전원 공급 장치(102, 104)는 하이브리드 차량의 고전압 배터리(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 고전압 배터리의 높은 전압을 저전압으로 변환하고, 상기 저전압을 블로워(20), 히터(40) 및/또는 차량의 전기 부품들에 공급한다.
본 명세서에서는 상기 전원 공급 장치(102, 104)로 저전압 DC-DC 컨버터(low voltage DC-DC conveter; LDC) 또는 배터리 제어 시스템(battery management system; BMS)가 사용되는 것을 예시하였다. 또한, 상기 전원 공급 장치(102, 104)의 최대 파워, 마진 파워 및 전원 공급 장치(102, 104)에서 현재 소모되는 파워는 검출되어 상기 제어기(110)에 전달된다. 이와는 달리, 상기 전원 공급 장치(102, 104)의 최대 파워와 마진 파워는 제어기(110) 또는 전원 공급 장치(102, 104)에 저장되어 있을 수 있다.
외기 온도 센서(106)는 외기 온도를 측정하고 이에 대한 신호를 상기 제어기(110)에 전달한다.
냉각수 온도 센서(108)는 냉각수의 온도를 측정하고 이에 대한 신호를 상기 제어기(110)에 전달한다. 상기 냉각수의 온도는 냉각수 온도 센서(108)가 장착된 위치에 따라 변화될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각수 온도 센서(108)가 열교환기(30) 내 또는 근처의 냉각수의 온도를 측정할 수 있다.
제어기(110)는 HEV 제어기(112)와 공조 제어기(114)를 포함한다. 도 2에 도시된 제어기(110) 외에 하이브리드 차량에는 엔진 제어기, 모터 제어기, 변속기 제어기 등 다양한 제어기들이 장착되나, 설명의 편의상 그것들에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 도 2에는 하나의 제어기(110) 내에 HEV 제어기(112)와 공조 제어기(114)가 모두 구비된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지는 않는다.
HEV 제어기(112)는 하이브리드 차량의 제반 작동을 제어한다. 예를 들어, HEV 제어기(112)는 엔진(60)의 시동을 제어하고, 히터(40)의 허용 파워와 요구 파워를 계산할 수 있다.
공조 제어기(114)는 하이브리드 차량의 공조 장치의 작동을 제어한다. 예를 들어, 공조 제어기(114)는 블로워(20)의 속도를 조절하여 실내(50)에 공급되는 공기의 양을 조절하고, 히터(40)를 제어하여 실내(50)에 공급되는 공기의 온도를 조절할 수 있다.
상기 제어기(110)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 방법의 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 실내 난방 방법은 공조 장치를 사용할 조건이 만족되는 경우 시작된다. 즉, 제어기(110)(도 2 참조)는 공조 장치의 사용 조건을 만족하는지를 판단한다(S200). 공조 장치의 사용 조건은 승객이 공조 장치를 켠 경우 만족될 수 있다.
제어기(110)는 승객에 의해서 설정된 실내 온도 설정값을 입력 받는다(S210).
이후, 제어기(110)는 EV 모드 주행 조건을 만족하는지 판단한다(S220). 상기 EV 모드 주행 조건을 만족하면, 외기 온도 센서(106) 및 냉각수 온도 센서(108)는 외기 온도 및 냉각수 온도를 측정(S230)하고, 측정된 외기 온도 및 냉각수 온도를 제어기(110)로 전달한다.
제어기(110)는 엔진 작동 조건을 만족하는지 판단한다(S240). 엔진 작동 조건은 설정된 실내 온도보다 측정된 실내 온도가 낮을 경우, 만족한다. 만일, S230 단계에서 설정된 실내 온도 보다 측정된 실내 온도가 높을 경우, 난방이 필요하지 않으므로, 상기 난방 방법은 종료한다.
S240 단계에서, 엔진 가동 조건을 만족하면, 엔진은 가동(S250)된다.
엔진이 가동 된 후, 제어기는 전기 히터 가동 조건을 만족하는지 판단(S260)한다. S260 단계에서 전기 히터 가동 조건은 전원 공급 장치와 연결된 배터리가 완충될 경우 만족한다. 만일, S260단계에서 배터리가 완충되지 않는다면, 상기 방법은 S250 단계로 돌아가고, 엔진은 계속 가동된다. 따라서, 실내는 엔진 가동에 의해서 발생되는 열이 열교환기를 통해 유입되고, 엔진 열에 의해서만 난방된다.
S260 단계에서 전기 히터 가동 조건을 만족하면, 전기 히터가 가동(S270)된다.
S260 단계에서 전기 히터 가동 조건을 만족하면, 전기 히터에 의해서 발생되는 열이 실내로 유입되어 엔진 열로 인한 난방뿐 아니라, 전기 히터에 의한 난방이 동시에 이루어진다.
따라서, 전기 히터가 가동되지 않아 엔진 열로 실내를 난방 할 때보다 실내에 공급되는 열이 많아, 신속하게 실내가 난방될 수 있다.
이때, 전기 히터는 배터리의 충전이 완료된 상태에서 엔진 가동에 의해서 과충전 되는 에너지를 이용하므로, 엔진의 가동으로 인해서 발생되는 에너지를 낭비하지 않을 수 있다. 또한, 신속하게 실내를 난방함으로써 엔진 작동 시간을 줄여 연비를 향상시킬 수 있다.
이후, 엔진 정지 조건을 만족하는지 판단한다(S280). 엔진 정지 조건은 설정된 실내 온도에 도달하거나, 설정된 냉각수의 온도에 도달할 경우 만족한다.
상기 엔진 정지 조건을 만족할 경우, 엔진은 정지(S290)하고, 상기 난방 방법은 종료한다. 냉각수 온도가 증가하면, 엔진을 냉각 시키는 효율이 떨어져 엔진이 과열될 수 있다. 따라서, 냉각수 측정 센서는 냉각수의 온도를 지속적으로 측정하고, 설정된 냉각수 온도에 도달할 경우 엔진은 정지될 수 있다. 이때, 엔진이 정지되는 냉각수 온도는 75℃ 내지 85℃일 수 있다.
만일, 엔지 정지 조건을 만족하지 못할 경우, 상기 방법은 S250 단계로 돌아가 엔진은 계속 가동된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 냉각수 순환 회로 20: 블로워
30: 열교환기 40: 히터
60: 엔진 102, 104: 전원 공급 장치
106: 회기 온도 센서 108: 냉각수 온도 센서
110: 제어기 112: HEV제어기
114: 공조 제어기

Claims (6)

  1. 차량의 실내에 근접하여 배치된 전기 히터와, 엔진으로부터 공급되는 냉각수를 사용하여 차량의 실내에 공급되는 공기의 온도를 조절하는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법에 있어서,
    상기 하이브리드 차량의 엔진 가동 조건을 만족하는지를 판단하는 단계,
    설정된 난방 온도보다 측정된 실내 온도가 낮으면 상기 엔진을 가동하는 단계,
    상기 전기 히터의 가동 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 그리고
    상기 전기 히터에 전원을 공급하기 위한 배터리가 완충되면 상기 전기 히터를 가동하는 단계
    를 포함하는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 냉각수 온도가 설정 온도에 도달하면 상기 엔진이 정지하는 단계
    를 포함하는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 냉각수 온도가 설정 온도에 도달하기 전에 상기 배터리는 완충되도록 상기 냉각수 온도를 설정하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 설정 온도는 75℃ 내지 80℃인 하이브리드 차량의 실내 난방 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 엔진 가동 조건을 만족하는지 판단하는 단계 전에,
    상기 하이브리드 차량의 주행 모드는 EV 모드인지 판단하는 단계
    를 더 포함하는 하이브리드 차량의 실내 난방 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 히터는 피티씨(positive temperature coefficient; PTC) 히터인 하이브리드 차량의 실내 난방 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023249199A1 (ko) * 2022-06-21 2023-12-28 한국자동차연구원 하이브리드 차량용 배터리 열관리 시스템

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