KR20220081092A - Hvac시스템의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
개시된 HVAC(Heating, ventilation, and air conditioning)시스템의 제어방법은, 상기 HVAC시스템이 냉방모드로 작동하고 엔진이 ISG(Idle Stop and Go)에 의해 정지되면, 제어기에 의해, 내기만을 상기 케이싱 내로 유입함을 허용하는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 케이싱 내로 유입된 내기가 히터코어를 바이패스함을 허용하는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 케이싱 내로 유입되는 공기유량을 최소 유량으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 HVAC시스템의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 HVAC시스템이 냉방모도로 작동하고 엔진이 ISG(Idle Stop and Go)시스템에 의해 정지하는 동안에, HVAC시스템의 증발기 온도가 급격하게 상승함을 방지함으로써 ISG시스템에 의한 엔진 정지시간을 안정적으로 유지할 수 있는 HVAC시스템의 제어방법에 관한 것이다.
ISG(Idle Stop and Go)시스템은 신호대기, 교통 정체 등으로 인해 차량이 일정시간 동안 임시적으로 정지할 때 엔진을 자동으로 정지시키고 재시동시키도록 구성됨 연료 소비 및 매연을 감소할 수 있다.
HVAC(Heating, ventilation, and air conditioning)시스템의 압축기는 엔진의 보기류 벨트에 의해 구동하고, HVAC시스템이 냉방모드를 실행하는 상태에서 ISG시스템이 엔진을 정지할 경우, 엔진의 정지에 의해 HAVC시스템의 압축기가 정지하고 HVAC시스템에서 냉매가 순환하지 못하므로 HVAC시스템의 냉방작동시간이 상대적으로 짧게 유지된다. 이로 인해 증발기의 온도가 과도하게 상승하므로 설정된 냉방요구온도를 유지하기 위하여 ISG시스템에 의해 엔진이 자동으로 재시동된다. 즉, 차량이 일시정지하는 동안에 ISG시스템에 의한 엔진의 정지시간(예컨대, 25초)이 상대적으로 짧아져 ISG시스템에 의한 연비 개선효과가 상대적으로 낮아지는 단점이 있었다.
이에 대응하기 위하여, 축냉재가 증발기에 적용된 기술이 연구 개발되고 있다. HVAC시스템의 냉방작동이 턴온하는 동안에 ISG시스템에 의해 엔진이 정지될 때, 축냉재가 증발기의 온도를 일정하게 유지함으로써 ISG시스템에 의한 엔진의 정지시간을 일정하게 지속할 수 있다.
하지만, 축냉재를 증발기에 적용할 경우 제조원가가 높아질 뿐만 아니라 HVAC시스템의 사이즈가 증가하고, 또한 엔진이 작동할 경우 축냉재로 인해 냉방성능이 저하될 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, HVAC시스템이 냉방모도로 작동하고 엔진이 ISG(Idle Stop and Go)시스템에 의해 정지하는 동안에, HVAC시스템의 증발기 온도가 급격하게 상승함을 방지함으로써 ISG시스템에 의한 엔진 정지시간을 안정적으로 유지할 수 있는 HVAC시스템의 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 외기의 유입을 허용하는 외기 인렛 및 내기의 유입을 허용하는 내기 인렛을 가진 케이싱, 상기 외기 인렛 및 상기 내기 인렛을 개폐하는 입구도어, 증발기, 상기 증발기의 하류 측에 병렬로 제공된 히터측 유로 및 바이패스 유로, 상기 히터측 유로 내에 배치된 히터코어, 상기 히터측 유로 및 상기 바이패스 유로를 개폐하는 템프도어, 공기를 상기 케이싱 내로 송풍하는 에어블로워를 포함한 HVAC(Heating, ventilation, and air conditioning)시스템의 제어방법으로, 상기 HVAC시스템이 냉방모드로 작동하고 엔진이 ISG(Idle Stop and Go)에 의해 정지되면, 제어기에 의해, 내기만을 상기 케이싱 내로 유입함을 허용하는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 케이싱 내로 유입된 내기가 히터코어를 바이패스함을 허용하는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 케이싱 내로 유입되는 공기유량을 최소 유량으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
외기가 상기 케이싱 내로 유입되는 것으로 판단되면, 상기 입구도어의 작동을 통해 상기 외기 인렛을 완전히 폐쇄하고 상기 내기 인렛을 완전히 개방함으로써 내기만을 상기 케이싱 내로 유입함을 허용할 수 있다.
상기 HVAC시스템은 상기 입구도어를 구동하도록 구성된 제1엑츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 입구도어는 상기 외기 인렛이 완전히 개방되고 상기 내기 인렛이 완전히 폐쇄되는 제1개방위치, 및 상기 외기 인렛이 완전히 폐쇄되고 상기 내기 인렛이 완전히 개방되는 제2개방위치 사이로 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 제1엑츄에이터에 인가되는 제1전압이 제1최소전압일 때 상기 입구도어는 상기 제1개방위치로 이동하고, 상기 제1전압이 제1최대전압일 때 상기 입구도어는 제2개방위치로 이동하도록 구성될 수 있다.
상기 제1전압이 상기 제1최소전압 이상이고 상기 제1최대전압 미만일 때, 상기 제1전압을 제1최대전압으로 설정할 수 있다.
상기 히터측 유로의 적어도 일부가 개방되는 것으로 판단되면 상기 템프도어의 작동을 통해 상기 바이패스 유로를 완전히 개방하고 상기 히터측 유로를 완전히 폐쇄함으로써 상기 케이싱 내로 유입된 내기가 히터코어를 바이패스함을 허용할 수 있다.
상기 HVAC시스템은 상기 템프도어를 구동하도록 구성된 제2엑츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 템프도어는 상기 히터측 유로가 완전히 폐쇄되고 상기 바이패스 유로가 완전히 개방되는 제1작동위치, 및 상기 히터측 유로가 완전히 개방되고 상기 바이패스 유로가 완전히 폐쇄되는 제2작동위치 사이로 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 제2엑츄에이터에 인가되는 제2전압이 제2최소전압일 때 상기 템프도어는 제1작동위치로 이동하고, 상기 제2전압이 제2최대전압일 때 상기 템프도어는 제2작동위치로 이동하도록 구성될 수 있다.
상기 제2전압이 상기 제2최소전압 보다 크고 상기 제2최대전압 이하일 때 상기 제2전압을 제2최소전압으로 설정할 수 있다.
상기 에어블로워에 의해 송풍되는 공기유량이 기준유량 이상인 것으로 판단되면 상기 에어블로워에 의해 송풍되는 공기유량을 최소유량으로 설정하고, 상기 기준유량은 상기 압축기가 정지할 때 기준시간 이내에 상기 증발기의 온도가 한계온도까지 승온됨을 허용하는 공기유량이고, 상기 한계온도는 엔진이 ISG시스템에 의해 재시동됨을 허용하는 증발기의 온도일 수 있다.
상기 에어블로워에 인가되는 제3전압이 제3최소전압일 때, 상기 에어블로워에 의해 상기 케이싱 내로 송풍되는 공기유량이 최소 공기유량이고, 상기 제3전압이 제3최대전압일 때 상기 에어블로워에 의해 상기 케이싱 내로 송풍되는 공기유량은 최대 공기유량일 수 있다.
상기 제3전압이 기준전압 이상인지를 판단하고, 상기 제3전압이 상기 기준전압 이상일 때 상기 제3전압이 제3최소전압으로 변경될 때까지 상기 제3전압을 일정 감소분으로 처감하고, 상기 기준전압은 상기 기준유량에 대응하는 전압일 수 있다.
상기 제3전압이 상기 제3최소전압 이상이고 상기 기준전압 미만일 때, 상기 제3전압을 제3최소전압으로 설정할 수 있다.
상기 ISG시스템으로부터 엔진의 정지신호를 수신받으면 상기 제어기에 의해 상기 압축기의 듀티사이클을 일정시간 동안 100% 듀티사이클로 설정한 후에, 상기 제어기 및 상기 ISG시스템에 의해 상기 엔진을 정지할 수 있다.
본 발명에 의하면, HVAC시스템이 냉방모드로 작동하고 엔진이 ISG시스템에 의해 정지된 상태에서 그 냉방기능을 최소화함으로써 HVAC시스템의 증발기 온도가 급격하게 상승함을 방지할 수 있고, 이를 통해 ISG시스템에 의한 엔진 정지시간을 상대적으로 길게 유지함으로써 연비를 개선할 수 있다.
본 발명에 의하면, 하절기에 엔진이 ISG시스템에 의해 정지된 상태에서도 HVAC시스템의 냉방모드를 최소화된 상태로 실행할 수 있으므로 승객실 내의 실내 냉방을 일정하게 유지할 수 있고, HVAC시스템의 악취를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 추가적인 원가 상승없이 ISG시스템에 의한 엔진의 정지시간을 상대적으로 길게 연장할 수 있으므로 ISG시스템 및 HVAC시스템의 상품성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템에 ISG시스템이 연결된 구조를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2의 일부 단계를 구체화한 실시예를 도시한 순서도이다.
도 4는 엔진이 ISG시스템에 의해 정지 내지 재시동될 때, 압축기의 듀티사이클 및 증발기의 온도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2의 일부 단계를 구체화한 실시예를 도시한 순서도이다.
도 4는 엔진이 ISG시스템에 의해 정지 내지 재시동될 때, 압축기의 듀티사이클 및 증발기의 온도를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 HVAC시스템(10)은 케이싱(11)을 포함할 수 있다. 케이싱(11)은 증발기(21), 히터코어(25), 템프도어(26)를 수용할 수 있다. 증발기(21), 템프도어(26, temperature door), 및 히터코어(25)는 케이싱(11) 내에서 공기흐름방향을 따라 상류에서 하류를 향해 순차적으로 배열될 수 있다.
케이싱(11)은 공기가 유입되는 2개의 인렛(12, 13) 및 승객실 측으로 공기를 배출하는 복수의 아웃렛(15, 16, 17)을 가질 수 있다.
2개의 인렛(12, 13)은 외기가 유입됨을 허용하는 외기 인렛(12) 및 승객실 내의 내기가 유입됨을 허용하는 내기 인렛(13)일 수 있고, 입구도어(14)는 외기 인렛(12) 및 내기 인렛(13)을 개폐하도록 구성될 수 있다. 입구도어(14)가 외기 인렛(12) 및 내기 인렛(13) 사이에 회전가능하게 장착될 수 있고, 입구도어(14)가 회전함에 따라 외기 인렛(12)의 개도(opening degree) 및 내기 인렛(13)의 개도가 서로에 대해 상대적으로 조절될 수 있다. 일 예에 따르면, 입구도어(14)는 제1개방위치 및 제2개방위치 사이로 이동할 수 있다. 제1개방위치는 입구도어(14)가 내기 인렛(13)을 완전히 커버함으로써 외기 인렛(12)이 완전히 개방되고 내기 인렛(13)이 완전히 폐쇄되는 위치이고, 입구도어(14)가 제1개방위치에 있을 때, 외기 인렛(12)의 개도는 100%이고, 내기 인렛(13)의 개도는 0%이다. 제2개방위치는 입구도어(14)가 외기 인렛(12)을 완전히 커버함으로써 외기 인렛(12)이 완전히 폐쇄되고 내기 인렛(13)이 완전히 개방되는 위치이고, 입구도어(14)가 제2개방위치에 있을 때, 외기 인렛(12)의 개도는 0%이고, 내기 인렛(13)의 개도는 100%이다.
입구도어(14)는 제1엑츄에이터(M1)에 의해 구동하도록 구성될 수 있고, 일정 범위(예컨대, 0.3V~4.6V)의 제1전압(V1)이 제1엑츄에이터(M1)에 인가됨으로써 입구도어(14)는 제1개방위치 및 제2개방위치 사이에서 연속적으로 이동할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1엑츄에이터(M1)에 인가되는 제1전압(V1)이 제1최소전압(Vmin1)일 때(V1=Vmin1) 입구도어(14)가 제1개방위치로 이동함으로써 외기 인렛(12)을 통해 외기만이 케이싱(11) 내로 유입될 수 있다. 제1엑츄에이터(M1)에 인가되는 제1전압(V1)이 제1최대전압(Vmax1)일 때(V1=Vmax1) 입구도어(14)가 제2개방위치로 이동함으로써 내기만이 내기 인렛(13)을 통해 케이싱(11) 내로 유입될 수 있다. 제1엑츄에이터(M1)에 인가되는 제1전압(V1)이 제1최소전압(Vmin1) 보다 크고 제1최대전압(Vmax1) 미만일 때(Vmin1<V1<Vmax1), 입구도어(14)는 그 인가되는 전압에 따라 내기 인렛(13) 및 외기 인렛(12) 사이에서 일정각도로 회전함으로써 외기 인렛(12)의 개도 및 내기 인렛(13)의 개도는 서로 간에 상대적으로 조절될 수 있고, 이를 통해 외기 인렛(12) 및 내기 인렛(13)은 적어도 부분적으로 개방될 수 있다. 예컨대, 제1최소전압은 0.3V일 수 있고, 제1최대전압은 4.6V일 수 있다.
일 예에 따르면, 복수의 아웃렛(23, 24, 25)은 디포로스트 벤트 아웃렛(23, defrost vent outlet)와, 페이스 벤트 아웃렛(24, face vent outlet)과, 풋 벤트 아웃렛(25, foot vent outlet)을 포함할 수 있다.
HVAC시스템(10)의 공조모드(예컨대, 냉방모드, 난방모드 등)가 실행될 때, 증발기(21) 및 히터코어(25)는 2개의 인렛(21, 22)으로부터 복수의 아웃렛(23, 24, 25)을 향해 흐르는 공기의 정방향 흐름방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 히터코어(25)는 공기의 정방향 흐름방향에서 증발기(21)의 하류 측에 배치될 수 있다.
증발기(21)는 케이싱(11) 내에서 상류측에 위치할 수 있고, 특히 증발기(21)는 케이싱(11)의 인렛(12, 13)들과 인접하게 배치될 수 있다. 증발기(21)는 케이싱(11) 내에서 에어블로워(27)와 인접하게 배치될 수 있고, 이에 증발기(21)는 에어블로워(27)의 회전에 의해 직접적으로 송풍된 공기를 냉각하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 증발기(21)는 압축기(22), 응축기(23), 팽창밸브(24)와 함께 냉동사이클(20)을 구성할 수 있고, 증발기(21)는 냉동사이클의 작동에 의해 순환하는 냉매를 이용하여 공기를 냉각하도록 구성될 수 있다.
히터코어(25)는 증발기(21)의 하류측에 배치될 수 있고, 히터코어(25)는 복수의 아웃렛(23, 24, 25)과 인접하게 배치될 수 있다. 히터코어(25)는 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 히터코어(25)는 엔진에 의해 가열된 엔진냉각수를 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 모터, 전력변환장치(인버터, 커버터 등), OBC(On Board Charger, 충전기), 자율주행 제어기 등과 같은 전장부품이 작동할 때 발생된 폐열이 냉각수를 가열하도록 구성되고, 히터코어(25)는 폐열에 의해 가열된 냉각수를 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 냉동사이클의 난방작동(히트펌프 기능)에 의해 압축된 냉매를 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있다.
히터측 유로(16) 및 바이패스 유로(17)가 증발기(21)의 하류 측에 병렬로 배치될 수 있고, 히터코어(25)가 히터측 유로(16) 내에 위치할 수 있으며, 바이패스 유로(17)는 히터측 유로(16)에 대해 병렬로 배치될 수 있다. 템프도어(26)는 히터측 유로(16) 및 바이패스 유로(17)를 개폐하도록 구성될 수 있다. 템프도어(26)는 히터측 유로(16) 및 바이패스 유로(17) 사이에 회전가능하게 장착될 수 있고, 히터측 유로(16)의 개도 및 바이패스 유로(17)의 개도는 템프도어(26)의 회전에 의해 서로 간에 상대적으로 조절될 수 있다. 일 예에 따르면, 템프도어(26)는 제1작동위치 및 제2작동위치 사이로 이동할 수 있다. 제1작동위치는 히터측 유로(16)가 완전히 폐쇄되고 바이패스 유로(17)가 완전히 개방되는 위치이고, 템프도어(26)가 제1작동위치에 있을 때, 히터측 유로(16)의 개도는 0%이고, 바이패스 유로(17)의 개도는 100%이다. 제2작동위치는 히터측 유로(16)가 완전히 개방되고 바이패스 유로(17)가 완전히 폐쇄되는 위치이고, 이에 템프도어(26)가 제2작동위치에 있을 때, 히터측 유로(16)의 개도는 100%이고, 바이패스 유로(17)의 개도는 0%이다.
템프도어(26)는 제2엑츄에이터(M2)에 의해 구동하도록 구성될 수 있고, 일정 범위(예컨대, 0.3V~4.7V)의 제2전압(V2)이 제2엑츄에이터(M2)에 인가됨으로서 템프도어(26)는 제1작동위치 및 제2작동위치 사이에서 이동할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2엑츄에이터(M2)에 인가되는 제2전압(V2)이 제2최소전압(Vmin2)일 때(V2=Vmin2) 템프도어(26)가 제1작동위치로 이동함으로써 증발기(21)를 통과한 공기(내기 및/또는 외기)는 바이패스 유로(17)만으로 흘러갈 수 있다. 제2엑츄에이터(M2)에 인가되는 제2전압(V2)이 제2최대전압(Vmax2)일 때(V2=Vmax2) 템프도어(26)가 제2작동위치로 이동함으로써 증발기(21)를 통과한 공기(내기 및/또는 외기)는 히터측 유로(16)만으로 흘러갈 수 있다. 제2엑츄에이터(M2)에 인가되는 제2전압(V2)이 제2최소전압(Vmin2) 보다 크고 제2최대전압(Vmax2) 이하일 때(Vmin2<V2≤Vmax2), 템프도어(26)는 그 인가되는 전압의 크기에 따라 히터측 유로(16) 및 바이패스 유로(17) 사이에서 일정각도로 회전함으로써 히터측 유로(16)의 개도 및 바이패스 유로(17)의 개도는 서로 간에 상대적으로 조절될 수 있다. 즉, 히터측 유로(16) 및 바이패스 유로(17)는 부분적으로 개방될 수 있다. 예컨대, 제2최소전압(Vmin2)은 0.3V일 수 있고, 제2최대전압(Vmax2)은 4.7V일 수 있다.
에어블로워(27, air blower)가 2개의 인렛(12, 13)에 인접하게 배치될 수 있고, 외기 및/또는 내기는 에어블로워(27)의 작동에 의해 케이싱(11) 내로 송풍될 수 있다. 에어블로워(27)는 그 RPM이 가변됨으로써 케이싱(11) 내로 송풍되는 공기유량을 가변하도록 구성될 수 있다. 일정범위의 제3전압(예컨대, 3V~13.5V)이 에어블로워(27)에 인가됨에 따라 에어블로워(27)의 RPM이 가변될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에어블로워(27)의 RPM은 제3전압(V3)의 크기에 비례할 수 있다. 에어블로워(27)에 인가되는 제3전압(V3)이 상대적으로 증가하면 에어블로워(27)의 RPM이 상대적으로 증가할 수 있고, 이에 에어블로워(27)에 의해 케이싱(11) 내로 송풍되는 공기유량이 상대적으로 증가할 수 있다. 에어블로워(27)에 인가되는 제3전압(V3)이 상대적으로 감소하면 에어블로워(27)의 RPM이 상대적으로 감소할 수 있고, 이에 에어블로워(27)에 의해 케이싱(11) 내로 송풍되는 공기유량이 상대적으로 감소할 수 있다. 구체적으로, 에어블로워(27)에 인가되는 제3전압(V3)이 제3최소전압(Vmin3)일 때, 에어블로워(27)의 RPM이 최소 RPM일 수 있고, 이에 에어블로워(27)에 의해 케이싱(11) 내로 송풍되는 공기유량이 최소 공기유량일 수 있다. 에어블로워(27)에 인가되는 제3전압(V3)이 제3최대전압(Vmax3)일 때(V3=Vmax3), 에어블로워(27)의 RPM이 최대 RPM일 수 있고, 이에 에어블로워(27)에 의해 케이싱(11) 내로 송풍되는 공기유량은 최대 공기유량이 될 수 있다. 예컨대, 제3최소전압(Vmin3)은 3V일 수 있고, 제3최대전압(Vmax3)은 13.5V일 수 있다.
도 1을 참조하면, 차량용 HVAC시스템(10) 및 냉동사이클(20)은 제어기(6)에 의해 그 공조작동(예컨대, 냉방작동 및 난방작동)이 제어될 수 있다. 에어블로워(27), 압축기(22), 제1엑츄에이터(M1), 및 제2엑츄에이터(M2)는 제어기(6)에 의해 그 작동이 제어될 수 있다. 제어기(6)는 메모리 및 프로세서를 포함할 수 있다. 차량이 일정시간 동안 임시적으로 정지할 때 엔진(1)은 ISG시스템(5, Idle Stop and GO)에 의해 자동으로 정지되고 재시동되도록 구성될 수 있다. ISG시스템(5)은 제어기(6)에 의해 그 작동이 제어될 수 있다.
압축기(22)는 엔진의 보기류벨트에 의해 구동하도록 구성될 수 있고, 에어블로워(27), 제1엑츄에이터(M1), 및 제2엑츄에이터(M2)는 차량 배터리로부터 전기에너지를 공급받음으로써 구동하도록 구성될 수 있다. 제어기(6)는 압축기(22)의 듀티사이클을 조절하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 HVAC시스템(10)의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 차량의 외기조건이 설정된 고온조건인지를 제어기(6)에 의해 판단하고, HVAC시스템(10)이 냉방작동을 실행하는지 여부를 제어기(6)에 의해 판단하며, ISG시스템(5)이 작동 중인지를 제어기(6)에 의해 판단한다(S1). 예컨대, 차량의 외기온도가 20℃~40℃의 온도 범위 이내일 경우, 차량의 외기조건이 고온조건인 것으로 판단할 수 있다.
차량의 외기조건이 설정된 고온조건이고, HVAC시스템(10)이 냉방모드로 작동하며, ISG시스템(5)이 작동하면, 제어기(6)는 ISG시스템(5)으로부터 엔진의 정지신호가 출력되었는지를 검출한다(S2).
제어기(6)가 ISG시스템(5)으로부터 엔진(1)의 정지신호를 수신받으면 제어기(6)는 압축기(22)의 듀티사이클을 일정시간(t) 동안 100% 듀티사이클로 설정한(도 4 참조) 후에, 엔진(1)이 ISG시스템(5)에 의해 정지되도록 ISG시스템(5)을 제어한다(S3). 엔진(1)이 정지되면, 엔진(1)의 보기류 벨트에 의해 구동하는 압축기(22)의 작동이 정지된다. 압축기(22)의 듀티사이클을 일정시간(t) 동안 100%로 유지함으로써 압축기(22)의 정지 이전에 증발기(21)로 최대한 많은 양의 압축된 냉매를 공급할 수 있고, 이에 HVAC시스템(10)의 냉방작동 시간이 최대한 길게 연장될 수 있다.
엔진(1)이 ISG시스템(5)에 의해 정지된 상태에서, 제어기(6)는 외기가 HVAC시스템(10)의 케이싱(11) 내로 유입되는 지 여부를 판단할 수 있다(S4).
외기가 HVAC시스템(10)의 케이싱(11) 내로 유입되는 것으로 판단되면, 제어기(6)는 입구도어(14)가 외기 인렛(12)을 완전히 폐쇄하고 내기 인렛(13)만을 완전히 개방시키도록 제1엑츄에이터(M1)를 제어한다(S5). 이에 의해 내기만이 내기 인렛(13)을 통해 HVAC시스템(10)의 케이싱(11) 내로 유입됨으로써 증발기(21)는 외기에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가진 내기와 접촉하므로 증발기(21)의 온도가 급격하게 상승함을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어기(6)는 제1엑츄에이터(M1)에 인가되는 제1전압(V1)이 제1최소전압(Vmin1) 이상이고 제1최대전압(Vmax1) 미만(Vmin1≤V1<Vmax1)인지를 판단하고(S4-1), 제1엑츄에이터(M1)에 인가되는 제1전압(V1)이 제1최소전압(Vmin1) 보다 크고 제1최대전압(Vmax1) 미만(Vmin1≤V1<Vmax1)으로 판단되면 제어기(6)는 제1전압(V1)을 제1최대전압(Vmax1)으로 설정한다(S5-1). 이를 통해 입구도어(4)가 제2개방위치로 이동함으로써 외기 인렛(12)은 완전히 폐쇄되고 내기 인렛(13)은 완전히 개방되고, 이를 통해 내기만이 내기 인렛(13)을 통해 케이싱(11) 내로 유입될 수 있다.
외기가 HVAC시스템(10)의 케이싱(11) 내로 유입되지 않는 것으로 판단되면, 제어기(6)는 히터측 유로(16)의 적어도 일부가 개방되는지 여부를 판단한다(S6). 히터측 유로(16)의 적어도 일부가 템프도어(26)에 의해 개방되는 것으로 판단되면 제어기(6)는 템프도어(26)가 바이패스 유로(17)를 완전히 개방하고 히터측 유로(16)를 완전히 폐쇄하도록 제2엑츄에이터(M2)를 제어한다(S7). 이에 의해 증발기(21)를 통과한 내기는 바이패스 유로(17)만으로 흘러갈 수 있으므로 히터코어(25)를 바이패스할 수 있고, 이를 통해 내기가 히터코어(25)에 의해 가열됨이 방지될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2엑츄에이터(M2)에 인가되는 제2전압(V2)이 제2최소전압(Vmin2) 보다 크고 제2최대전압(Vmax2) 이하인지(Vmin2<V2≤Vmax2) 여부를 판단한다(S6-1). 제2전압(V2)이 제2최소전압(Vmin2) 보다 크고 제2최대전압(Vmax2) 이하인지(Vmin2<V2≤Vmax2)인 것으로 판단되면 제어기(6)는 제2전압(V2)을 제2최소전압(Vmin2)으로 설정한다(S7-1). 제2전압(V2)이 제2최소전압(Vmin2)으로 설정되면 템프도어(26)는 제2작동위치로 이동하고, 이에 히터측 유로(16)는 완전히 폐쇄되고 바이패스 유로(17)는 완전히 개방됨으로서 증발기(21)를 통과한 내기는 바이패스 유로(17)만으로 흘러갈 수 있다.
히터측 유로(16)가 개방되지 않은 것으로 판단되면, 제어기(6)는 에어블로워(27)에 의해 송풍되는 공기유량이 기준유량 이상인지를 판단한다(S8). 내기의 유량이 기준유량 이상인 것으로 판단되면 제어기(6)는 에어블로워(27)에 의해 송풍되는 공기유량을 최소유량으로 설정한다(S9). 여기서, 기준유량은 압축기(22)가 정지할 때 기준시간 이내에 증발기(21)의 온도가 한계온도(TL)까지 승온됨을 허용하는 공기유량일 수 있고, 한계온도는 엔진(1)이 ISG시스템(5)에 의해 재시동됨을 허용하는 증발기(21)의 온도일 수 있다. 즉, 에어블로워(27)에 의해 송풍되는 내기의 유량이 기준유량에 도달하면 증발기(21)의 온도가 한계온도까지 승온될 수 있고, 증발기(21)의 온도가 한계온도까지 승온될 때 엔진(1)은 ISG시스템에 의해 자동으로 재시동될 수 있다. 에어블로워(27)에 의해 송풍되는 공기유량이 최소유량으로 유지됨으로써 압축기(22)가 정지된 상태에서 HVAC시스템(10)의 냉방성능을 상대적으로 낮게 유지하는 반면에 HVAC시스템(10)의 냉방작동 시간을 상대적으로 길게 연장할 수 있다.
도 3을 참조하면, 에어블로워(27)에 인가되는 제3전압(V3)이 기준전압(VR) 이상인지(V3≥VR)를 판단하고(S8-1), 기준전압(VR)은 기준유량에 대응하는 전압일 수 있다. 즉, 제3전압(V3)이 기준전압(VR)일 때 에어블로워(27)에 의해 송풍되는 공기유량은 기준유량일 수 있다. 에어블로워(27)에 인가되는 제3전압(V3)이 기준전압(VR) 이상일 때 제어기(6)는 제3전압(V3)을 일정 감소분(VI)만큼 차감하고(S9-1), 제3전압(V3)이 제3최소전압(Vmin3)인지를 판단한다(S9-2). 즉, 제3전압(V3)이 제3최소전압(Vmin3)으로 설정될 때까지 제3전압(V3)을 일정 감소분(VI)만큼 차감하는 것을 반복하고, 예컨대 감소분(VI)은 2V일 수 있다. 에어블로워(27)에 인가되는 제3전압(V3)이 제3최소전압(Vmin3) 이상이고 기준전압(VR) 미만인지를 판단하고(S8-2), 제3전압(V3)이 제3최소전압(Vmin3) 이상이고 기준전압(VR) 미만일 때, 제어기(6)는 제3전압(V3)을 제3최소전압(Vmin3)으로 설정한다(S9-3). 이와 같이, 제3전압(V3)이 제3최소전압(Vmin3)일 때 에어블로워(27)의 RPM이 최소RPM이고, 이에 에어블로워(27)에 의해 케이싱(11) 내로 송풍되는 공기유량은 최소 공기유량으로 유지된다.
도 4를 참조하면, 압축기(22)의 듀티사이클(D)이 일정시간(t) 동안 100%듀티사이클로 설정된 이후에 ISG시스템(5)에 의해 엔진(1)이 정지됨에 따라 압축기(22)의 듀티사이클(D)은 0%듀티사이클로 유지된다. 이런 상태에서, 도 2 및 도 3과 같이 내기만이 HVAC시스템(10)의 케이싱(11) 내로 유입되고, 케이싱(11) 내로 유입된 내기가 히터코어(25)를 바이패스하며, 에어블로워(27)에 의해 송풍되는 공기유량이 최소 유량으로 유지함으로써 증발기(21)의 온도(E)는 급격하게 감소한 후에 한계온도(TL, 예컨대 16℃)까지 서서히 증가한다. 이에, ISG시스템(5)에 의한 엔진(1)의 정지시간(ST)이 상대적으로 긴 시간(예컨대, 160초)으로 유지된다.
반면에, HVAC시스템(10)이 냉방모드로 작동하는 상태에서 엔진(1)이 ISG시스템(5)에 의해 갑작스럽게 정지될 때 압축기(22)가 정지되므로 압축기(22)의 듀티사이클(D1)이 0%듀티사이클로 변경된다. 이에 증발기(21)의 온도는 한계온도(TL)까지 급격하게 상승할 수 있고, 이에 ISG시스템(5)에 의한 엔진(1)의 정지시간(ST1)은 상대적으로 짧은시간(예컨대, 50초)으로 유지된다.
상술한 본 발명에 의하면, HVAC시스템이 냉방모드로 작동하고 엔진이 ISG시스템에 의해 정지된 상태에서 그 냉방기능을 최소화함으로써 HVAC시스템의 증발기 온도가 급격하게 상승함을 방지할 수 있고, 이를 통해 ISG시스템에 의한 엔진 정지시간을 상대적으로 길게 유지함으로써 연비를 개선할 수 있다.
본 발명에 의하면, 하절기에 엔진이 ISG시스템에 의해 정지된 상태에서도 HVAC시스템의 냉방모드를 최소화된 상태로 실행할 수 있으므로 승객실 내의 실내 냉방을 일정하게 유지할 수 있고, HVAC시스템의 악취를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 추가적인 원가 상승없이 ISG시스템에 의한 엔진의 정지시간을 상대적으로 길게 연장할 수 있으므로 ISG시스템 및 HVAC시스템의 상품성을 향상할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 엔진
5: ISG시스템
6: 제어기 10: HVAC시스템
11: 케이싱 12: 외기 인렛
13: 내기 인렛 14: 입구도어
16: 히터측 유로 17: 바이패스 유로
21: 증발기 22: 압축기
23: 응축기 24: 팽창밸브
25: 히터코어 26: 템프도어
27: 에어블로워 M1: 제1엑츄에이터
M2: 제2엑츄에이터
6: 제어기 10: HVAC시스템
11: 케이싱 12: 외기 인렛
13: 내기 인렛 14: 입구도어
16: 히터측 유로 17: 바이패스 유로
21: 증발기 22: 압축기
23: 응축기 24: 팽창밸브
25: 히터코어 26: 템프도어
27: 에어블로워 M1: 제1엑츄에이터
M2: 제2엑츄에이터
Claims (12)
- 외기의 유입을 허용하는 외기 인렛 및 내기의 유입을 허용하는 내기 인렛을 가진 케이싱, 상기 외기 인렛 및 상기 내기 인렛을 개폐하는 입구도어, 증발기, 상기 증발기의 하류 측에 병렬로 제공된 히터측 유로 및 바이패스 유로, 상기 히터측 유로 내에 배치된 히터코어, 상기 히터측 유로 및 상기 바이패스 유로를 개폐하는 템프도어, 공기를 상기 케이싱 내로 송풍하는 에어블로워를 포함한 HVAC(Heating, ventilation, and air conditioning)시스템의 제어방법으로,
상기 HVAC시스템이 냉방모드로 작동하고 엔진이 ISG(Idle Stop and Go)시스템에 의해 정지되면, 제어기에 의해, 내기만을 상기 케이싱 내로 유입함을 허용하는 단계;
상기 제어기에 의해, 상기 케이싱 내로 유입된 내기가 히터코어를 바이패스함을 허용하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 케이싱 내로 유입되는 공기유량을 최소 유량으로 유지하는 단계를 포함하는 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
외기가 상기 케이싱 내로 유입되는 것으로 판단되면, 상기 입구도어의 작동을 통해 상기 외기 인렛을 완전히 폐쇄하고 상기 내기 인렛을 완전히 개방함으로써 내기만을 상기 케이싱 내로 유입함을 허용하는 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 HVAC시스템은 상기 입구도어를 구동하도록 구성된 제1엑츄에이터를 포함하고,
상기 입구도어는 상기 외기 인렛이 완전히 개방되고 상기 내기 인렛이 완전히 폐쇄되는 제1개방위치, 및 상기 외기 인렛이 완전히 폐쇄되고 상기 내기 인렛이 완전히 개방되는 제2개방위치 사이로 이동하도록 구성되고,
상기 제1엑츄에이터에 인가되는 제1전압이 제1최소전압일 때 상기 입구도어는 상기 제1개방위치로 이동하고, 상기 제1전압이 제1최대전압일 때 상기 입구도어는 제2개방위치로 이동하도록 구성된 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 제1전압이 상기 제1최소전압 이상이고 상기 제1최대전압 미만일 때, 상기 제1전압을 제1최대전압으로 설정하는 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 히터측 유로의 적어도 일부가 개방된 것으로 판단되면 상기 템프도어의 작동을 통해 상기 바이패스 유로를 완전히 개방하고 상기 히터측 유로를 완전히 폐쇄함으로써 상기 케이싱 내로 유입된 내기가 히터코어를 바이패스함을 허용하는 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 HVAC시스템은 상기 템프도어를 구동하도록 구성된 제2엑츄에이터를 포함하고,
상기 템프도어는 상기 히터측 유로가 완전히 폐쇄되고 상기 바이패스 유로가 완전히 개방되는 제1작동위치 및 상기 히터측 유로가 완전히 개방되고 상기 바이패스 유로가 완전히 폐쇄되는 제2작동위치 사이로 이동하도록 구성되고,
상기 제2엑츄에이터에 인가되는 제2전압이 제2최소전압일 때 상기 템프도어는 제1작동위치로 이동하고, 상기 제2전압이 제2최대전압일 때 상기 템프도어는 제2작동위치로 이동하도록 구성된 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 제2전압이 상기 제2최소전압 보다 크고 상기 제2최대전압 이하일 때 상기 제2전압을 제2최소전압으로 설정하는 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어블로워에 의해 송풍되는 공기유량이 기준유량 이상인 것으로 판단되면 상기 에어블로워에 의해 송풍되는 공기유량을 최소유량으로 설정하고,
상기 기준유량은 압축기가 정지할 때 기준시간 이내에 상기 증발기의 온도가 한계온도까지 승온됨을 허용하는 공기유량이고, 상기 한계온도는 엔진이 ISG시스템에 의해 재시동됨을 허용하는 증발기의 온도인 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 에어블로워에 인가되는 제3전압이 제3최소전압일 때, 상기 에어블로워에 의해 상기 케이싱 내로 송풍되는 공기유량이 최소 공기유량이고, 상기 제3전압이 제3최대전압일 때 상기 에어블로워에 의해 상기 케이싱 내로 송풍되는 공기유량은 최대 공기유량인 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 제3전압이 기준전압 이상인지를 판단하고, 상기 제3전압이 상기 기준전압 이상일 때 상기 제3전압이 제3최소전압으로 변경될 때까지 상기 제3전압을 일정 감소분으로 처감하고, 상기 기준전압은 상기 기준유량에 대응하는 전압인 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 제3전압이 상기 제3최소전압 이상이고 상기 기준전압 미만일 때, 상기 제3전압을 제3최소전압으로 설정하고, 상기 기준전압은 상기 기준유량에 대응하는 전압인 HVAC시스템의 제어방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 ISG시스템으로부터 엔진의 정지신호를 수신받으면 상기 제어기에 의해 압축기의 듀티사이클을 일정시간 동안 100% 듀티사이클로 설정한 후에, 상기 제어기 및 상기 ISG시스템에 의해 상기 엔진을 정지하는 HVAC시스템의 제어방법.
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