KR20220034508A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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KR20220034508A
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이준민
김용식
김철희
이찬영
한중만
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 냉매 압력과 온도를 감지하는 각 PT센서들의 고장여부를 자가 진단할 수 있고, 이를 통해, 각 PT센서들의 고장으로 인한 냉매 압력과 온도의 감지오류와, 그로 인한 냉,난방 성능 저하와 고장에 능동적으로 대응할 수 있는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기와, 실외열교환기와, 팽창밸브와, 저압측 열교환기를 구비하는 차량용 공조장치에 있어서, 압축기에서 배출되는 배출측 냉매의 압력과 온도 및, 각 열교환기에서 압축기로 흡입되는 흡입측 냉매의 압력과 온도를 감지하는 복수의 PT센서를 구비하며; PT센서들의 고장여부를 판단하는 자가진단부를 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 냉매 압력과 온도를 감지하는 각 PT센서들의 고장여부를 자가 진단할 수 있고, 이를 통해, 각 PT센서들의 고장으로 인한 냉매 압력과 온도의 감지오류와, 그로 인한 냉,난방 성능 저하와 고장에 능동적으로 대응할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
친환경 차량의 일례로서, 전기자동차, 하이브리드(Hybrid) 자동차, 연료전지 자동차(이하, "차량"이라 통칭함) 등이 있다.
이러한 차량은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공조영역을 냉,난방하는 공조장치(10)를 갖추고 있다.
공조장치(10)는, 히트펌프식(Heat Pump Type)으로서, 냉매순환라인(12)을 구비한다.
냉매순환라인(12)은, 압축기(12a)와 고압측 열교환기(12b)와 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 실외열교환기(12d) 및, 서로 간에 병렬로 설치되는 다수의 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들과, 각 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들의 하류측에 설치되는 저압측 열교환기(12f-1, 12f-2)들을 구비한다.
이러한 냉매순환라인(12)은, 에어컨 모드 시에, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)를 완전히 개방시킴으로써, 압축기(12a)의 냉매가 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)에 의해 감압,팽창되지 않고, 고압측 열교환기(12b)→실외열교환기(12d)→에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)→저압측 열교환기(12f-1, 12f-2) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 저압측 열교환기(12f-1, 12f-2)들에 저온의 냉기를 발생시키며, 발생된 냉기를 차량의 공조영역, 예를 들면, 차실내와 배터리(20)측에 전달한다. 따라서, 차실내와 배터리(20)를 냉방한다.
또한, 히트펌프 모드 시에는, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)를 온(ON)시켜 냉매의 감압,팽창을 허용함으로써, 압축기(12a)의 냉매가 고압측 열교환기(12b)→히트펌프모드용 팽창밸브(12c)→실외열교환기(12d) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 고압측 열교환기(12b)에 고온의 열을 발생시키며, 발생된 열을 차실내로 공급하여 난방한다.
여기서, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들은, 전자식 팽창밸브(EXV)로서, 압축기(12a)의 배출측(Discharge Side) 냉매 압력과 온도 및, 각 열교환기(12d, 12f-1, 12f-2)와 압축기(12a) 사이의 흡입측(Suction Side) 냉매 압력과 온도에 따라 개도량이 가변되도록 구성된다.
특히, 압축기(12a)의 배출측에 설치되는 제 1PT센서(30)의 배출측 냉매 압력과 온도 및, 각 열교환기(12d, 12f-1, 12f-2)와 압축기(12a) 사이의 흡입측에 설치되는 제 2 내지 제 4PT센서(32, 34, 36)의 흡입측 냉매 압력과 온도에 따라 개도량이 가변되도록 구성된다.
따라서, 각 열교환기(12d, 12f-1, 12f-2)의 열부하에 대응하여 상기 각 열교환기(12d, 12f-1, 12f-2)로 도입되는 냉매량을 자동조절하고, 이를 통해, 각 열교환기(12d, 12f-1, 12f-2)의 열부하에 따라 상기 각 열교환기(12d, 12f-1, 12f-2)의 성능이 자동 조절되게 한다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치(10)는, 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도를 감지하는 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)가 종종 고장나는 경우가 발생하는데, 이러한 경우, 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도를 정확하게 감지할 수 없다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)의 감지 데이터에 오류가 발생되고, 감지 오류된 부정확한 데이터를 기준으로 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들의 개도량이 제어될 수 밖에 없으며, 그 결과, 공조장치(10)의 냉,난방성능이 저하되어 차실내의 쾌적성이 현저하게 떨어지거나, 심지어 공조장치(10)가 고장날 수도 있다는 문제점이 있다.
특히, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들의 개도량이 잘못 제어될 경우, 냉매의 액상 비율이 과도하게 높아진 상태가 되기도 하는데, 이렇게 높은 액상 비율의 냉매가 압축기(12a)로 복귀할 시에, 상기 압축기(12a)가 손상된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도를 감지하는 각 센서들의 고장여부를 자가 진단할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도를 감지하는 각 센서들의 고장여부를 자가 진단할 수 있도록 구성함으로써, 각 센서들의 고장으로 인한 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도의 감지오류에 능동적으로 대응할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 센서들의 고장으로 인한 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도의 감지오류에 능동적으로 대응할 수 있도록 구성함으로써, 센서들의 감지오류로 인한 공조장치의 냉,난방 성능 저하 및, 공조장치의 고장을 사전에 예방할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 센서들의 고장과, 그로 인한 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도의 감지오류에 능동적으로 대응할 수 있도록 구성함으로써, 센서의 고장에도 불구하고, 차실내의 온도를 정상적으로 제어할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 압축기와, 실외열교환기와, 팽창밸브와, 저압측 열교환기를 구비하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 압축기에서 배출되는 배출측 냉매의 압력과 온도 및, 상기 각 열교환기에서 상기 압축기로 흡입되는 흡입측 냉매의 압력과 온도를 감지하는 복수의 PT센서를 구비하며; 상기 PT센서들의 고장여부를 판단하는 자가진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 자가진단부는, 미리 설정된 공조장치 비작동 조건하에서의 상기 공조장치 내부 냉매에 대한 외부온도별 냉매포화압력 데이터와, 외부온도별 냉매고유온도 데이터를 저장하고 있는 메모리부와; 미리 설정된 공조장치 비작동 조건인지를 판단하고, 판단 결과, 미리 설정된 공조장치 비작동 조건하일 시에, 현재의 외부온도에 대응하는 냉매포화압력과 냉매고유온도를 상기 메모리부에서 검출하고, 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 PT센서들에서 각각 입력된 공조장치 내의 냉매 압력, 온도의 크기를 각 센서별로 비교 판단하여 상기 각 PT센서들의 고장여부를 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 미리 설정된 공조장치 비작동 조건은, 차량의 시동 오프(OFF) 후, 미리 설정된 시간이 경과된 이후의 시점이며; 상기 제어부는, 차량의 시동이 오프(OFF)된 후, 미리 설정된 시간이 경과하였는 지의 여부를 판단하여, 미리 설정된 공조장치 비작동 조건하인지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 PT센서들에서 각각 입력된 공조장치 내의 냉매 압력, 온도의 크기를 서로 비교하여, 서로들 간의 편차가 미리 설정된 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하는 지의 여부를 각 센서별로 판단하고, 판단 결과, 서로들 간의 편차가 어느 하나라도 상기 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하면, 초과된 것의 해당 PT센서가 고장난 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도를 감지하는 각 PT센서들의 고장여부를 자가 진단하는 구조이므로, PT센서의 고장에 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있다.
특히, PT센서의 고장을 사용자에게 경고하여, 고장난 PT센서를 신속하게 교체 가능하게 하고, 이를 통해, PT센서의 고장으로 인한 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도의 감지오류에 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있다.
또한, PT센서의 고장을 자가진단하되, 고장으로 진단된 PT센서의 센싱값은 배제하고, 미리 내장된 디폴트값을 기준으로 공조장치를 제어하는 구조이므로, PT센서의 고장에도 불구하고 공조장치가 작동 오류없이 정상적으로 작동될 수 있게 하고, 그 결과, PT센서의 고장에도 불구하고 차실내의 온도가 정상적으로 제어될 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 3는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량용 공조장치(10)에 대해 간략하게 설명한다.
차량용 공조장치(10)는, 냉매순환라인(12)을 구비한다.
냉매순환라인(12)은, 압축기(12a)와 고압측 열교환기(12b)와 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 실외열교환기(12d) 및, 서로 간에 병렬로 설치되는 다수의 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들과, 각 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들의 하류측에 설치되는 저압측 열교환기(12f-1, 12f-2)들을 구비한다.
이러한 냉매순환라인(12)은, 에어컨 모드 시에, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)를 완전히 개방시킨다.
따라서, 압축기(12a)의 냉매가 고압측 열교환기(12b)→실외열교환기(12d)→에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)→저압측 열교환기(12f-1, 12f-2) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 저압측 열교환기(12f-1, 12f-2)들에 저온의 냉기를 발생시키며, 발생된 냉기를 차량의 공조영역, 예를 들면, 차실내와 배터리(20)측에 전달한다. 이로써, 차실내와 배터리(20)를 냉방한다.
또한, 히트펌프 모드 시에는, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)를 온(ON)시켜 냉매의 감압,팽창을 허용한다.
따라서, 압축기(12a)의 냉매가 고압측 열교환기(12b)→히트펌프모드용 팽창밸브(12c)→실외열교환기(12d) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 고압측 열교환기(12b)에 고온의 열을 발생시키며, 발생된 열을 차실내로 공급하여 난방한다.
여기서, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 에어컨모드용 팽창밸브(12e-1, 12e-2)들은, 전자식 팽창밸브(EXV)이며, 압축기(12a)의 배출측에 설치되는 제 1PT센서(30)의 배출측 냉매 압력과 온도 및, 각 열교환기(12d, 12f-1, 12f-2)와 압축기(12a) 사이의 흡입측에 설치되는 제 2 내지 제 4PT센서(32, 34, 36)의 흡입측 냉매 압력과 온도에 따라 개도량이 가변되도록 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량 열관리 시스템의 특징부를 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 열관리 시스템은, 상기 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장여부를 판단하는 자가진단부(40)를 포함한다.
자가진단부(40)는, 상기 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장여부를 판단하고, 판단 결과, 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36) 중 적어도 어느 하나가 고장날 시에, 고장난 센서의 감지오류에 대처할 수 있도록 구성되어, 고장난 센서의 감지오류로 인한 공조장치의 냉,난방 성능 저하와 고장을 방지한다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 자가진단부(40)는, 메모리부(42)를 구비한다.
메모리부(42)는, 외부온도별 냉매포화압력 데이터와, 외부온도별 냉매고유온도 데이터를 저장하고 있다.
외부온도별 냉매포화압력 데이터는, 미리 설정된 공조장치(10) 비작동 조건하에서의 냉매순환라인(12)에 주입된 냉매의 외부온도별 포화압력 변화를 나타내는 것으로, 여러 번의 측정결과에 근거하여 정해진다.
외부온도별 냉매고유온도 데이터는, 미리 설정된 공조장치(10) 비작동 조건하에서의 냉매순환라인(12)에 주입된 냉매의 외부온도별 고유온도 변화를 나타내는 것으로, 여러 번의 측정결과에 근거하여 정해진다.
그리고 자가진단부(40)는, 외부온도 감지센서(44)와 제어부(46)를 구비한다.
외부온도 감지센서(44)는, 공조장치(10)의 외부에 설치되는 온도센서로서, 공조장치(10)의 외부온도를 감지하고, 감지된 외부온도를 상기 제어부(46)에 입력시킨다.
이러한 외부온도 감지센서(44)는, 차실외의 온도를 감지하기 위해 설치된 기존의 외기센서를 이용하는 것이 바람직하다.
제어부(46)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 차량의 시동이 오프(OFF)된 후, 미리 설정된 시간이 경과하면, 예를 들어, 60분이 경과되면, 상기 외부온도 감지센서(44)로부터 입력된 현재의 외부온도에 대응하는 냉매포화압력과 냉매고유온도를 상기 메모리부(42)에서 각각 검출한다.
여기서, 차량의 시동 오프(OFF) 후 60분이 경과된 다음, 외부온도에 대응하는 냉매포화압력과 냉매고유온도를 검출하는 이유는, 차량의 시동 오프(OFF) 후, 충분한 시간이 경과되어야만 미리 설정된 공조장치(10) 비작동 조건하인 것으로 판단할 수 있기 때문이다.
이로써, 미리 설정된 공조장치(10) 비작동 조건하에서의 공조장치(10) 냉매의 상태를 확인할 수 있고, 이를 근거로 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장여부를 자가진단할 수 있게 된다.
한편, 냉매포화압력, 냉매고유온도의 검출이 완료되면 상기 제어부(46)는, 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)에서 각각 입력된 공조장치(10) 내의 냉매 압력, 온도의 크기를 각 센서별로 비교한다.
즉, 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 1PT센서(30)에서 입력된 냉매 압력, 온도의 크기를 각각 비교한다.
그리고 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 2PT센서(32)에서 입력된 냉매 압력, 온도의 크기를 각각 비교한다.
그리고 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 3PT센서(34)에서 입력된 냉매 압력, 온도의 크기를 각각 비교한다.
그리고 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 4PT센서(36)에서 입력된 냉매 압력, 온도의 크기를 각각 비교한다.
이때, 제어부(46)는, 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)에서 입력된 냉매 압력, 온도의 크기를 비교하되, 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)에서 입력된 냉매 압력, 온도 간의 편차가 미리 설정된 기준온도편차와 기준압력편차를 초과하는 지의 여부를 센서별로 다시 판단한다.
즉, 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 1PT센서(30)에서 입력된 냉매 압력, 온도 간의 편차가 기준온도편차와 기준압력편차를 초과하는 지를 각각 판단한다.
그리고 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 2PT센서(32)에서 입력된 냉매 압력, 온도 간의 편차가 기준온도편차와 기준압력편차를 초과하는 지를 각각 판단한다.
그리고 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 3PT센서(34)에서 입력된 냉매 압력, 온도 간의 편차가 기준온도편차와 기준압력편차를 초과하는 지를 각각 판단한다.
그리고 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 4PT센서(36)에서 입력된 냉매 압력, 온도 간의 편차가 기준온도편차와 기준압력편차를 초과하는 지를 각각 판단한다.
여기서, 기준온도편차는 3℃이고, 기준압력편차는 100㎪인 것이 바람직하다.
한편, 판단 결과, 검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)에서 각각 입력된 냉매 압력, 온도 간의 편차가 어느 하나라도 기준온도편차와 기준압력편차를 초과하면, 제어부(46)는, 초과하는 것의 해당 센서에서 감지 오류가 발생한 것으로 판단한다.
그리고 이러한 판단이 들면, 상기 제어부(46)는, 감지 오류가 발생된 센서가 고장난 것으로 인식하고, 이러한 인식에 따라 해당 센서의 고장경고신호(S1)를 출력한다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 자가진단부(40)는, 고장경고부(50)를 더 포함한다.
고장경고부(50)는, 공조장치(10)의 제어를 위해 설치된 운전석 전방의 공조장치 제어용 콘트롤러(도시하지 않음)의 디스플레이부를 포함한다.
상기 콘트롤러의 디스플레이부는, 제어부(46)에서 출력된 고장경고신호(S1)에 따라 공조장치(10)의 센서 고장을 문자, 기호, 심볼 등으로 표시하도록 구성된다.
특히, 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36) 중 고장난 센서를 문자, 기호, 심볼 중 적어도 어느 하나를 통해 표시하도록 구성된다.
따라서, 운전자에게 공조장치(10)의 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36) 중 특정의 PT센서가 고장났음을 인식시킨다. 이로써, 고장난 센서를 신속하게 교체할 수 있도록 유도한다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 제어부(46)는, 위에서와 같은 자가진단을 통해 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36) 중 적어도 어느 하나가 고장난 것으로 판단되면, 대체작동모드로 진입한다.
그리고 대체작동모드로 진입한 제어부(46)는, 차량의 시동이 다시 온(ON)되고 공조장치(10)가 다시 작동될 시에, 고장난 센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도 데이터는 배제하고, 미리 내장된 디폴트(Default)값의 냉매 압력, 온도 데이터를 기준으로 해당 팽창밸브를 제어하도록 구성된다.
특히, 제어부(46)는, 외부온도별 냉매 압력과 온도 디폴트값을 다양하게 내장하고 있는데, 상기 외부온도 감지센서(44)에서 입력된 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출한 다음, 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 해당 팽창밸브의 개도량을 제어하도록 구성된다.
따라서, PT센서의 고장에도 불구하고 공조장치(10)가 작동 오류없이 정상적으로 작동될 수 있게 하고, 이를 통해, PT센서의 고장에도 불구하고 차실내의 온도가 정상적으로 제어될 수 있게 한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 2와 도 3을 참고하여 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 차량의 시동 오프(OFF) 상태에서(S101), 미리 설정된 시간이 경과되었는지를 판단한다(S103), 예를 들면, 시동 오프 후, 60분이 경과되었는지를 판단한다.
판단 결과, 설정 시간(60분)이 경과되었으면, 제어부(46)는, 외부온도 감지센서(44)로부터 입력된 외부온도에 대응하는 냉매포화압력(Amb_P)과 냉매고유온도(Amb_T)를 메모리부(42)에서 각각 검출한다(S105).
그리고 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)의 검출이 완료되면, 상기 제어부(46)는, 검출된 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 1 내지 제 4PT센서(30, 32, 34, 36)에서 입력된 냉매의 압력(P1, P2, P3, P4), 온도(T1, T2, T3, T4)를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 초과하는 지의 여부를 센서별로 판단한다(S107, S109, S111, S113).
즉, (S107) 단계에서, 검출된 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 1PT센서(30)에서 입력된 냉매의 압력(P1), 온도(T1)를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 각각 초과하는 지의 여부를 판단한다.
예를 들면, 검출된 냉매포화압력(Amb_P)과 제 1PT센서(30)의 냉매 압력(P1) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하는 지의 여부와, 검출된 냉매고유온도(Amb_T)와 제 1PT센서(30)의 냉매 온도(T1) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하는 지의 여부를 각각 판단한다.
이와 동시에, (S109) 단계에서, 검출된 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 2PT센서(32)에서 입력된 냉매의 압력(P2), 온도(T2)를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 각각 초과하는 지의 여부를 판단한다.
예를 들면, 검출된 냉매포화압력(Amb_P)과 제 2PT센서(32)의 냉매 압력(P2) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하는 지의 여부와, 검출된 냉매고유온도(Amb_T)와 제 2PT센서(32)의 냉매 온도(T2) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하는 지의 여부를 각각 판단한다.
또한, (S111) 단계에서, 검출된 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 3PT센서(34)에서 입력된 냉매의 압력(P3), 온도(T3)를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 각각 초과하는 지의 여부를 판단한다.
예를 들면, 검출된 냉매포화압력(Amb_P)과 제 3PT센서(34)의 냉매 압력(P3) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하는 지의 여부와, 검출된 냉매고유온도(Amb_T)와 제 3PT센서(34)의 냉매 온도(T3) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하는 지의 여부를 각각 판단한다.
또한, (S113) 단계에서, 검출된 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 4PT센서(36)에서 입력된 냉매의 압력(P4), 온도(T4)를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 각각 초과하는 지의 여부를 판단한다.
예를 들면, 검출된 냉매포화압력(Amb_P)과 제 4PT센서(36)의 냉매 압력(P4) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하는 지의 여부와, 검출된 냉매고유온도(Amb_T)와 제 4PT센서(36)의 냉매 온도(T4) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하는 지의 여부를 각각 판단한다.
한편, (S107) 단계에서의 판단 결과, 냉매포화압력(Amb_P)과 제 1PT센서(30)의 냉매 압력(P1) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하지 않고, 냉매고유온도(Amb_T)와 제 1PT센서(30)의 냉매 온도(T1) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하지 않았으면(S107-1), 제어부(46)는, 제 1PT센서(30)가 정상적으로 작동하는 것으로 인식한다(S115).
반면에, 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 1PT센서(30)의 냉매 압력(P1), 온도(T1) 간의 편차가 어느 하나라도 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 초과하면, 제어부(46)는, 제 1PT센서(30)가 고장난 것으로 인식한다(S117).
그리고 이러한 인식에 따라 상기 제어부(46)는, 고장경고부(50)를 통해 제 1PT센서(30)의 고장을 사용자에게 경고하고, 대체작동모드로 진입한다(S119).
그리고 대체작동모드로 진입한 제어부(46)는, 공조장치(10)의 재작동 시에, 제 1PT센서(30)에서 입력된 냉매의 압력(P1), 온도(T1) 데이터는 배제하고, 외부온도 감지센서(44)에서 입력된 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출한다(S121).
그리고 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 각 팽창밸브(12c, 12e-1, 12e-2) 개도량을 제어한다(S123).
그러면, 제 1PT센서(30)의 고장에도 불구하고 각 팽창밸브(12c, 12e-1, 12e-2)들은 작동 오류없이 정상적으로 작동되며, 그 결과, 제 1PT센서(30)의 고장에도 불구하고 차실내의 온도는 정상적으로 제어된다.
한편, (S109) 단계에서의 판단 결과, 냉매포화압력(Amb_P)과 제 2PT센서(32)의 냉매 압력(P2) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하지 않고, 냉매고유온도(Amb_T)와 제 2PT센서(32)의 냉매 온도(T2) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하지 않았으면(S109-1), 제어부(46)는, 제 2PT센서(32)가 정상적으로 작동하는 것으로 인식한다(S125).
반면에, 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 2PT센서(32)의 냉매 압력(P2), 온도(T2) 간의 편차가 어느 하나라도 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 초과하면, 제어부(46)는, 제 2PT센서(32)가 고장난 것으로 인식한다(S127).
그리고 이러한 인식에 따라 상기 제어부(46)는, 고장경고부(50)를 통해 제 2PT센서(32)의 고장을 사용자에게 경고하고, 대체작동모드로 진입한다(S129).
그리고 대체작동모드로 진입한 제어부(46)는, 공조장치(10)의 재작동 시에, 제 2PT센서(32)에서 입력된 냉매의 압력(P2), 온도(T2) 데이터는 배제하고, 외부온도 감지센서(44)에서 입력된 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출한다(S131).
그리고 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 해당 팽창밸브(12c) 개도량을 제어한다(S133).
그러면, 제 2PT센서(32)의 고장에도 불구하고 해당 팽창밸브(12c)는 작동 오류없이 정상적으로 작동되며, 그 결과, 제 2PT센서(32)의 고장에도 불구하고 차실내의 온도는 정상적으로 제어된다.
또한, (S111) 단계에서의 판단 결과, 냉매포화압력(Amb_P)과 제 3PT센서(34)의 냉매 압력(P3) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하지 않고, 냉매고유온도(Amb_T)와 제 3PT센서(34)의 냉매 온도(T3) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하지 않았으면(S111-1), 제어부(46)는, 제 3PT센서(34)가 정상적으로 작동하는 것으로 인식한다(S135).
반면에, 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 3PT센서(34)의 냉매 압력(P3), 온도(T3) 간의 편차가 어느 하나라도 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 초과하면, 제어부(46)는, 제 3PT센서(34)가 고장난 것으로 인식한다(S137).
그리고 이러한 인식에 따라 상기 제어부(46)는, 고장경고부(50)를 통해 제 3PT센서(34)의 고장을 사용자에게 경고하고, 대체작동모드로 진입한다(S139).
그리고 대체작동모드로 진입한 제어부(46)는, 공조장치(10)의 재작동 시에, 제 3PT센서(34)에서 입력된 냉매의 압력(P3), 온도(T3) 데이터는 배제하고, 외부온도 감지센서(44)에서 입력된 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출한다(S141).
그리고 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 해당 팽창밸브(12e-1) 개도량을 제어한다(S143).
그러면, 제 3PT센서(34)의 고장에도 불구하고 해당 팽창밸브(12e-1)는 작동 오류없이 정상적으로 작동되며, 그 결과, 제 3PT센서(34)의 고장에도 불구하고 차실내의 온도는 정상적으로 제어된다.
또한, (S113) 단계에서의 판단 결과, 냉매포화압력(Amb_P)과 제 4PT센서(36)의 냉매 압력(P4) 간의 편차가 100㎪(Ps)를 초과하지 않고, 냉매고유온도(Amb_T)와 제 4PT센서(36)의 냉매 온도(T4) 간의 편차가 3℃(Ts)를 초과하지 않았으면(S113-1), 제어부(46)는, 제 4PT센서(36)가 정상적으로 작동하는 것으로 인식한다(S145).
반면에, 냉매포화압력(Amb_P), 냉매고유온도(Amb_T)와, 제 4PT센서(36)의 냉매 압력(P4), 온도(T4) 간의 편차가 어느 하나라도 기준압력편차(Ps)와 기준온도편차(Ts)를 초과하면, 제어부(46)는, 제 4PT센서(36)가 고장난 것으로 인식한다(S147).
그리고 이러한 인식에 따라 상기 제어부(46)는, 고장경고부(50)를 통해 제 4PT센서(36)의 고장을 사용자에게 경고하고, 대체작동모드로 진입한다(S149).
그리고 대체작동모드로 진입한 제어부(46)는, 공조장치(10)의 재작동 시에, 제 4PT센서(36)에서 입력된 냉매의 압력(P4), 온도(T4) 데이터는 배제하고, 외부온도 감지센서(44)에서 입력된 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출한다(S151).
그리고 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 해당 팽창밸브(12e-2) 개도량을 제어한다(S153).
그러면, 제 4PT센서(36)의 고장에도 불구하고 해당 팽창밸브(12e-2)는 작동 오류없이 정상적으로 작동되며, 그 결과, 제 4PT센서(36)의 고장에도 불구하고 차실내의 온도는 정상적으로 제어된다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 열관리 시스템에 의하면, 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도를 감지하는 각 PT센서(30, 32, 34, 36)들의 고장여부를 자가 진단하는 구조이므로, PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장에 신속하게 대응할 수 있다.
특히, PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장을 사용자에게 경고하여, 고장난 PT센서(30, 32, 34, 36)를 신속하게 교체 가능하게 하고, 이를 통해, PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장으로 인한 배출측, 흡입측 냉매 압력과 온도의 감지오류에 신속하게 대응할 수 있게 한다.
또한, PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장을 자가진단하되, 고장으로 진단된 PT센서(30, 32, 34, 36)의 센싱값은 배제하고, 미리 내장된 디폴트값을 기준으로 공조장치(10)를 제어하는 구조이므로, PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장에도 불구하고 공조장치(10)가 작동 오류없이 정상적으로 작동될 수 있게 하고, 그 결과, PT센서(30, 32, 34, 36)의 고장에도 불구하고 차실내의 온도가 정상적으로 제어될 수 있게 한다.
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: 공조장치 12: 냉매순환라인(Line)
12a: 압축기 12b: 고압측 열교환기
12c: 히트펌프모드용 팽창밸브 12d: 실외열교환기
12e-1, 12e-2: 에어컨모드용 팽창밸브
12f-1, 12f-2: 저압측 열교환기 20: 배터리(Battery)
30: 제 1PT센서(Sensor) 32: 제 2PT센서
34: 제 3PT센서 36: 제 4PT센서
40: 자가진단부 42: 메모리부
44: 외부온도 감지센서 46: 제어부
50: 고장경고부

Claims (13)

  1. 압축기와, 실외열교환기와, 팽창밸브와, 저압측 열교환기를 구비하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 압축기에서 배출되는 배출측 냉매의 압력과 온도 및, 상기 각 열교환기에서 상기 압축기로 흡입되는 흡입측 냉매의 압력과 온도를 감지하는 복수의 PT센서를 구비하며;
    상기 PT센서들의 고장여부를 판단하는 자가진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자가진단부는,
    미리 설정된 공조장치 비작동 조건하에서의 상기 공조장치 내부 냉매에 대한 외부온도별 냉매포화압력 데이터와, 외부온도별 냉매고유온도 데이터를 저장하고 있는 메모리부와;
    미리 설정된 공조장치 비작동 조건인지를 판단하고, 판단 결과, 미리 설정된 공조장치 비작동 조건하일 시에, 현재의 외부온도에 대응하는 냉매포화압력과 냉매고유온도를 상기 메모리부에서 검출하고,
    검출된 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 PT센서들에서 각각 입력된 공조장치 내의 냉매 압력, 온도의 크기를 각 센서별로 비교 판단하여 상기 각 PT센서들의 고장여부를 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    미리 설정된 공조장치 비작동 조건은, 차량의 시동 오프(OFF) 후, 미리 설정된 시간이 경과된 이후의 시점이며;
    상기 제어부는,
    차량의 시동이 오프(OFF)된 후, 미리 설정된 시간이 경과하였는 지의 여부를 판단하고, 판단 결과, 미리 설정된 시간이 경과되었으면, 미리 설정된 공조장치 비작동 조건인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 PT센서들에서 각각 입력된 공조장치 내의 냉매 압력, 온도의 크기를 서로 비교하여, 서로들 간의 편차가 미리 설정된 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하는 지의 여부를 각 센서별로 판단하고,
    판단 결과, 서로들 간의 편차가 어느 하나라도 상기 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하면, 초과된 것의 해당 PT센서가 고장난 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 따라 고장난 PT센서를 문자, 기호, 심볼 중 적어도 어느 하나로 표시하여, 사용자에게 상기 PT센서들 중, 특정의 PT센서가 고장났음을 알려주는 고장경고부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    외부온도별 냉매의 압력과 온도 디폴트값을 미리 내장하고 있으며;
    상기 PT센서들 중 적어도 어느 하나가 고장난 것으로 판단되면, 공조장치가 재작동될 시에, 고장난 PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도 데이터는 배제하고, 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출하여, 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 상기 공조장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고장경고부는,
    차실내의 운전석 전방에 설치된 공조장치 제어용 콘트롤러의 디스플레이부인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 2항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PT센서는,
    상기 압축기의 배출측에 설치되어, 상기 압축기에서 배출되는 냉매의 압력과 온도를 감지하는 제 1PT센서와;
    상기 각 열교환기와 압축기 사이의 흡입측에 각각 설치되어, 상기 각 열교환기에서 상기 압축기로 흡입되는 냉매의 압력과 온도를 각각 감지하는 제 2 내지 제 4PT센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    미리 설정된 공조장치 비작동 조건일 시에,
    상기 메모리부에서 검출된 상기 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 제 1PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하는 지를 판단하고, 판단 결과, 어느 하나라도 상기 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하면, 상기 제 1PT센서가 고장난 것으로 인식하고;
    상기 메모리부에서 검출된 상기 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 제 2PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하는 지를 판단하고, 판단 결과, 어느 하나라도 상기 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하면, 상기 제 2PT센서가 고장난 것으로 인식하며;
    상기 메모리부에서 검출된 상기 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 제 3PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하는 지를 판단하고, 판단 결과, 어느 하나라도 상기 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하면, 상기 제 3PT센서가 고장난 것으로 인식하고;
    상기 메모리부에서 검출된 상기 냉매포화압력, 냉매고유온도와, 상기 제 4PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도를 각각 비교하여, 서로들 간의 편차가 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하는 지를 판단하고, 판단 결과, 어느 하나라도 상기 기준압력편차와 기준온도편차를 초과하면, 상기 제 4PT센서가 고장난 것으로 인식하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1PT센서가 고장난 것으로 판단되면, 상기 고장경고부를 통해 상기 제 1PT센서의 고장을 사용자에게 경고함과 동시에 대체작동모드로 진입하며;
    상기 대체작동모드의 진입 후, 공조장치가 재작동될 시에, 상기 제 1PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도 데이터는 배제하고, 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출하여, 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 상기 각 열교환기의 상류측 팽창밸브들의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 2PT센서가 고장난 것으로 판단되면, 상기 고장경고부를 통해 상기 제 2PT센서의 고장을 사용자에게 경고함과 동시에 대체작동모드로 진입하며;
    상기 대체작동모드의 진입 후, 공조장치가 재작동될 시에, 상기 제 2PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도 데이터는 배제하고, 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출하여, 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 해당 열교환기의 상류측 팽창밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 3PT센서가 고장난 것으로 판단되면, 상기 고장경고부를 통해 상기 제 3PT센서의 고장을 사용자에게 경고함과 동시에 대체작동모드로 진입하며;
    상기 대체작동모드의 진입 후, 공조장치가 재작동될 시에, 상기 제 3PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도 데이터는 배제하고, 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출하여, 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 해당 열교환기의 상류측 팽창밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 4PT센서가 고장난 것으로 판단되면, 상기 고장경고부를 통해 상기 제 3PT센서의 고장을 사용자에게 경고함과 동시에 대체작동모드로 진입하며;
    상기 대체작동모드의 진입 후, 공조장치가 재작동될 시에, 상기 제 4PT센서에서 입력된 냉매의 압력, 온도 데이터는 배제하고, 외부온도에 대응되는 냉매 압력과 온도 디폴트값을 검출하여, 검출된 냉매 압력과 온도 디폴트값을 기준으로 해당 열교환기의 상류측 팽창밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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