KR20230148988A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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KR20230148988A
KR20230148988A KR1020220048065A KR20220048065A KR20230148988A KR 20230148988 A KR20230148988 A KR 20230148988A KR 1020220048065 A KR1020220048065 A KR 1020220048065A KR 20220048065 A KR20220048065 A KR 20220048065A KR 20230148988 A KR20230148988 A KR 20230148988A
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blower
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motor
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air conditioning
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KR1020220048065A
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이승호
박창선
박대근
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화에 대응하여 블로어 모터 회전속도가 가변 조절될 수 있고, 이를 통해, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화 시에 발생되는 토출풍량변화를 보상할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 특정 블로어 회전단수에 대응하여 회전속도가 제어되면서 블로어를 작동시키는 블로어 모터를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 블로어의 각 회전단수별로 블로어 모터의 회전속도를 각기 다르게 제어하기 위한 블로어 회전단수별 모터 전력값들을 내장하고 있으며, 작동 중인 블로어 모터의 전압과 전류를 근거로 블로어 모터측의 전력값을 실시간으로 산출하고, 산출된 블로어 모터측의 전력값과, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값의 크기를 비교하여, 그 결과에 따라 블로어 모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화에 대응하여 블로어 모터 회전속도가 가변 조절될 수 있고, 이를 통해, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화 시에 발생되는 토출풍량변화를 보상할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
차량에는 차실내의 온도를 조절하기 위한 공조장치가 설치되어 있다. 이러한 공조장치는, 각종 액츄에이터들을 구비하고 있으며, 그 일례로서, 블로어 모터(Blower Motor)가 있다.
블로어 모터는, 인가되는 제어신호에 따라 작동되면서 블로어 팬을 회전시킨다. 따라서, 상기 블로어 팬이 내,외기를 흡입하고, 흡입된 내,외를 차실내로 송풍할 수 있게 한다.
한편, 이러한 블로어 모터는, 최근 들어 BLDC(Brushless direct current) 모터를 채용하고 있는 추세이다.
BLDC 모터는, 브러시를 없앤 것으로, 회전자가 전자석이고, 둘레의 고정자가 영구자석으로 되어 있는 일반적인 DC 모터와는 달리, 회전자가 영구자석이고, 고정자가 전자석인 구성을 갖는다.
이러한 BLDC 모터는, 전압 제어를 통해 회전수(RPM)를 제어하는 DC 모터와는 달리, 홀센서(Hall Sensor)를 통해 회전자의 회전속도를 감지하고, 감지된 회전자의 회전속도를 근거로 회전수(RPM)를 제어하는 구조를 갖는다.
특히, DC 모터의 경우, 특정의 블로어 회전단수가 설정되면, 설정된 블로어 회전단수에 대응되는 전압이 인가되면서 전압 크기를 기준으로 그 회전속도가 제어된다.
반면에, BLDC 모터는, 회전자의 회전속도를 감지할 수 있으므로, 특정의 블로어 회전단수가 설정되면, 설정된 블로어 회전단수와 회전자의 회전속도를 실시간으로 비교하면서 그 회전속도가 설정된 블로어 회전단수에 맞춰 일정하게 정속 제어된다.
이러한 구조의 BLDC 모터는, 브러시가 없는 구조이므로, 기계적인 마찰부분이 없어 내구성이 좋고, 회전자의 위치 감지를 통해 회전수(RPM)를 제어하는 구조이므로, 정속제어가 가능하다.
그런데, 이러한 종래의 BLDC 방식 블로어 모터는, 회전수(RPM)를 기준으로 일정하게 정속 제어되는 구조이므로, 공조모드에 따라 공조케이스 내의 통기저항이 변화될 경우, 통기저항 변화에 관계없이 특정 회전수로 일정하게 정속 회전된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화 시에, 토출풍량의 변화폭이 매우 크다는 문제점이 있다.
특히, DC 모터의 경우에는, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화 시에, 회전속도가 일정량 가변되는데, 이러한 회전속도 가변에 따라 그 토출풍량도 통기저항 변화에 맞춰 일정부분 가변되면서 보상하게 된다.
하지만, BLDC 모터의 경우에는, 상기한 바와 같이, 설정 회전단수의 변화가 없는 한, 통기저항 변화에 관계없이 일정한 회전속도로 정속 회전하므로, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화 시에, 이에 대응하지 못한다는 단점이 있다.
예를 들면, 내기모드에서 외기모드로 변화될 시에, 공조케이스 내의 통기저항은 증가되는데, 이럴 때, 상기 DC 모터의 경우에는, 회전속도가 일정량 증가하면서 통기저항 증가에 따른 토출풍량 감소를 어느 정도 보상한다.
하지만, 상기 BLDC 모터의 경우에는, 통기저항 증가에 관계없이 일정한 회전속도를 유지하므로, 통기저항 증가 시에, 토출풍량만 급속하게 감소될 뿐, 이러한 토출풍량 감소에 전혀 대응할 수 없다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에, 상기 BLDC 모터를 사용하는 블로어는, 공조모드 변화 시에, DC 모터를 사용하는 블로어에 비해 차실내의 토출풍량이 상대적으로 줄어들 수 밖에 없으며, 그 결과, 차실내의 냉,난방성능을 저하시킨다는 문제점이 지적되고 있다.
한편, 이를 감안하여, 공조모드와 통기저항 별로 BLDC 모터의 회전수(RPM)을 시험평가한 후, 시험값을 근거로 "공조모드 및 통기저항 별 BLDC 모터 회전수"를 테이블화하고, 테이블화된 "공조모드 및 통기저항 별 BLDC 모터 회전수"를 가지고 각 공조모드에 대응하여 BLDC 모터의 회전수를 가변 제어할 수도 있다.
하지만, 이러한 제어방식의 경우, 공조케이스의 구조와, 차종 등에 따라 공조모드별 통기저항이 모두 다르므로, 이러한 다양한 변수를 모두 고려하여 시험평가를 해야하고, 시험평가를 하더라도 공조케이스의 구조와, 차종에 따라 "공조모드 및 통기저항 별 BLDC 모터 회전수"테이블값이 너무 다양하고 복잡하므로, 실제로 적용하기가 어렵다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 제어구조를 개선함으로써, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화 시, 이에 대응하여 블로어 모터 회전속도가 가변 조절될 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화에 대응하여 블로어 모터 회전속도가 가변 제어될 수 있도록 구성함으로써, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화 시에 발생되는 토출풍량감소를 보상하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화 시의 토출풍량감소를 보상할 수 있도록 구성함으로써, 공조모드 변화 시에 발생되는 풍량감소와, 그로 인한 차실내의 냉,난방성능 저하현상을 방지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 공조케이스 구조와 차종에 따른 공조모드 및 통기저항별 회전수 테이블값 없이도, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 대응하여 블로어 회전수를 가변 제어하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 공조케이스 구조와 차종에 따른 공조모드 및 통기저항별 회전수 테이블값 없이도, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 대응하여 블로어 회전수를 가변 제어할 수 있도록 구성함으로써, 공조케이스의 종류와 차종에 구애받지 않고 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 대응하여 블로어 회전수의 가변 제어가 가능하고, 이를 통해, 제품의 공용화율을 제고하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 특정 블로어 회전단수에 대응하여 회전속도가 제어되면서 블로어를 작동시키는 블로어 모터를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 블로어의 각 회전단수별로 상기 블로어 모터의 회전속도를 각기 다르게 제어하기 위한 블로어 회전단수별 모터 전력값들을 내장하고 있으며, 작동 중인 상기 블로어 모터의 전압과 전류를 근거로 상기 블로어 모터측의 전력값을 실시간으로 산출하고, 산출된 상기 블로어 모터측의 전력값과, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값의 크기를 비교하여, 그 결과에 따라 상기 블로어 모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 사용자 또는 자동 제어에 의해 특정 블로어 회전단수가 설정되면, 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 검출하고, 검출된 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 상기 블로어 모터를 제어하여, 상기 블로어 모터의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수에 맞춰 제어될 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 설정 블로어 회전단수에 대응하여 상기 블로어 모터의 회전속도를 제어한 후, 작동 중인 상기 블로어 모터의 전압과 전류를 근거로 상기 블로어 모터의 전력값을 실시간으로 계속 산출하고; 산출된 상기 블로어 모터의 전력값과, 상기 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 실시간으로 비교하여, 그 결과에 따라 상기 블로어 모터의 회전속도를 실시간으로 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 작동 중인 상기 블로어 모터로부터 산출된 전력값과, 상기 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 실시간으로 비교하고, 비교 결과, 미리 설정된 조건에 만족되면, 상기 블로어 모터의 회전속도가 상기 설정 블로어 회전단수에 맞춰 정상적으로 제어되고 있는 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 현재의 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 작동 중인 상기 블로어 모터로부터 산출된 전력값과, 상기 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 실시간으로 비교하여, 미리 설정된 조건에 만족되지 않으면, 상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화로 인해 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 미리 설정된 조건에서 벗어나 비정상적으로 증가 또는 감소된 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 상기 설정 블로어 회전단수에 대응될 수 있도록 보정하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 현재 작동 중인 상기 블로어 모터의 전력값이, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값 대비, 아래의 [식]에서와 같이, 미리 설정된 기준허용편차의 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되는지를 비교 판단하여, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되면, 상기 블로어 모터의 회전속도가 상기 설정 블로어 회전단수에 맞춰 정상적으로 제어되고 있는 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 현재의 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
[식]
기준허용편차 하한치 < 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값 대비 블로어 모터 전력값 편차 < 기준허용편차 상한치
그리고 상기 제어부는, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되지 않으면, 상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화로 인해 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 미리 설정된 조건에서 벗어나 비정상적으로 증가 또는 감소된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 하한치 이하이면, 상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드의 변화에 의한 통기저항의 증가에 따라 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 상기 기준허용편차 이하로 감소된 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 상기 설정 블로어 회전단수에 대응될 수 있도록 증가시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 상한치 이상이면, 상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드의 변화에 의한 통기저항의 감소에 따라 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 상기 기준허용편차 이상으로 증가된 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 상기 설정 블로어 회전단수에 대응될 수 있도록 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 작동 중인 블로어 모터의 전압과 전류를 근거로 블로어 모터측의 전력값을 산출한 다음, 산출된 블로어 모터측의 전력값과, 설정 블로어 회전단수에 대응되게 미리 내장된 모터 전력값을 비교하여, 그 결과에 따라 블로어 모터의 회전속도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 작동 중인 블로어 모터측의 전력값과, 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 비교하여, 그 결과에 따라 블로어 모터의 회전속도를 제어하는 구조이므로, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화와, 그로 인해 블로어의 토출풍량과, 블로어 모터측의 전력값이 변화될 시에, 이러한 블로어의 토출풍량 변화와 블로어 모터측 전력값의 변화가, 상기 블로어 모터의 회전속도 제어에 실시간으로 반영될 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 통기저항 변화로 인한 블로어의 토출풍량 변화와 블로어 모터측 전력값의 변화가, 상기 블로어 모터의 회전속도 제어에 실시간으로 반영될 수 있게 하므로, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화 시에, 상기 통기저항 변화로 인해 발생되는 블로어의 토출풍량 변화를 실시간으로 보정할 수 있는 효과가 있다.
특히, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 증가 시에, 이러한 통기저항 증가로 인한 블로어의 토출풍량 감소를 보상할 수 있으며, 이로써, 공조모드 변화로 인한 차실내의 토출풍량감소와, 그로 인한 차실내의 냉,난방성능 저하현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 감소 시에, 이러한 통기저항 감소로 인한 블로어의 토출풍량 증가를 보정할 수 있으며, 이로써, 공조모드 변화로 인한 차실내의 토출풍량증가와, 그로 인한 차실내의 쾌적성 저하현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 작동 중인 블로어 모터측의 전력값과, 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 비교하여, 그 결과에 따라 블로어 모터의 회전속도를 제어하는 구조이므로, 공조모드 및 통기저항별 회전수 테이블값 없이도, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 대응하여 블로어 모터의 회전수를 가변 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공조모드 및 통기저항별 회전수 테이블값 없이도, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 대응하여 블로어 모터의 회전수를 가변 제어할 수 있으므로, 공조케이스의 종류와 차종에 따라 공조모드별 통기저항이 각기 다르더라도, 이에 구애받지 않고 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 능동적으로 대응하면서 블로어 모터의 회전수를 가변 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트로서, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 블로어의 회전단수에 대응하여, 블로어 모터를 제어하는 경우를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트로서, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화 시에 대응하여, 블로어 모터의 회전속도를 가변 제어하는 경우를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 1을 참조하여 차량 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.
차량 공조장치는, 공조케이스(1)를 구비하며, 공조케이스(1)의 내부유로(1a)에는 인테이크 도어(3)와 블로어(5)와 증발기(7)와 히터(9)와 템프도어(10)가 설치된다.
인테이크 도어(3)는, 외기도입구(3a)와 내기도입구(3b)를 선택적으로 개방하여, 외기 또는 내기를 선택적으로 도입한다.
블로어(5)는, 블로어 팬(5a)과 블로어 모터(5b)로 구성되는 것으로, 내,외기를 흡입하고, 흡입된 내,외기를 공조케이스(1)의 내부유로(1a)로 송풍한다.
여기서, 블로어 모터(5b)는, BLDC 모터로 구성되며, 사용자 또는 자동 제어에 의해 특정의 블로어 회전단수가 설정되면, 설정된 블로어 회전단수에 맞춰 그 회전속도가 자동 제어된다(이하, 블로어 모터(5b)는 BLDC 방식의 모터를 의미한다).
증발기(7)는, 블로어(5)로부터 송풍되는 공기를 냉각시켜 차실내로 공급하고, 히터(9)는, 블로어(5)로부터 송풍되는 공기를 가열하여 차실내로 공급한다.
템프도어(10)는, 냉풍유로(10a)와 온풍유로(10b) 사이에서 회전운동하면서 상기 냉풍유로(10a)와 온풍유로(10b)의 개도량을 조절한다. 따라서, 차실내로 공급되는 냉,온풍량을 조절한다.
그리고 공조장치는, 다수의 모드도어(12)들을 구비하며, 이들 모드도어(12)들은, 차실내로 공급되는 공기의 토출방향을 조절한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 1을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 공조장치는, 상기 블로어 모터(5b)를 제어하는 제어부(20)를 구비한다.
제어부(20)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, LIN(Local Interconnect Network) 통신을 통해서 상기 블로어 모터(5b)와 상호 정보 교환이 가능하게 연결된다.
이러한 제어부(20)는, 사용자 또는 자동 제어에 의해 블로어(5)의 회전단수가 설정되면(이하, "설정 블로어 회전단수"라 칭함), 설정 블로어 회전단수에 맞춰 블로어 모터(5b)의 회전속도를 자동 제어한다.
한편, 상기 제어부(20)는, 설정 블로어 회전단수에 맞춰 블로어 모터(5b)의 회전속도를 제어하되, 설정 블로어 회전단수에 대응되게 미리 내장된 전력(W)값과, 블로어 모터(5b)측의 전력(W)값을 기준으로 블로어 모터(5b)의 회전속도를 가변 제어한다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 제어부(20)는, 메모리부(22)를 구비하며, 상기 메모리부(22)는 "블로어 회전단수별 모터 전력값"들을 다양하게 내장하고 있다.
상기 블로어 회전단수별 모터 전력값은, 블로어(5)의 각 회전단수별로 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도를 각기 다르게 조절하기 위한 제어값으로서, 블로어(5)의 각 회전단수에 대응되게 각기 다른 값으로 설정되어 있다. 특히, 블로어(5)의 각 회전단수에 비례하여 각기 다른 값으로 설정되어 있다.
한편, 상기 제어부(20)는, 사용자 또는 자동 제어에 의해 블로어(5)의 회전단수가 설정되면, 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 상기 메모리부(22)에서 검출한다.
그리고 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값(이하, "설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값"이라 칭함)의 검출이 완료되면, 상기 제어부(20)는, 검출된 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 상기 블로어 모터(5b)를 제어한다.
따라서, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대응되게 제어될 수 있도록 한다.
이로써, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 블로어(5)의 회전단수에 맞춰 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가 제어된다.
여기서, 상기 제어부(20)는, 블로어 모터(5b)측으로부터 블로어 모터(5b)의 전압(V)과 전류(A)를 실시간으로 수신받는데, 이렇게 수신받은 전압(V)과 전류(A)를 아래의 [식 1]로 처리하여 블로어 모터(5b)측 전력(W)값을 실시간으로 산출한다.
그리고 산출된 블로어 모터(5b)측 전력(W)값과, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값을 비교하여, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰 블로어 모터(5b)측 전력(W)값을 제어한다.
따라서, 상기 블로어(5)의 회전단수가, 사용자 또는 자동 제어의 설정값에 맞춰 제어될 수 있게 한다.
[식 1]
전력(W) = 전압(V) × 전류(A)
한편, 제어부(20)는, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰, 상기 블로어 모터(5b)측 전력(W)값을 제어하되, 상기 블로어 모터(5b)를 제어하기 위한 전력 제어값을 RPM값으로 변환시키고, 변환된 RPM 제어값으로 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도를 제어한다.
여기서, RPM 제어값으로 BLDC 방식의 모터를 제어하는 구조는 이미 공지된 기술이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다시, 도 1을 참조하면, 상기 제어부(20)는, 설정 블로어 회전단수에 맞춰 블로어 모터(5b)의 회전속도를 제어한 후, 상기 블로어 모터(5b)로부터 수신된 전압(V)과 전류(A)를 근거로 블로어 모터(5b)측 전력(W)값을 실시간으로 계속 산출한다.
그리고 산출된 블로어 모터(5b)측 전력값과, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값을 실시간으로 계속 비교하고, 비교 결과에 따라 블로어 모터(5b)를 제어한다.
특히, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화와, 그로 인한 블로어(5)의 토출풍량 변화 시에, 블로어 모터(5b)측 전력값이 가변되는데, 이렇게 가변되는 블로어 모터(5b)측 전력값과, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값을 실시간으로 비교하고, 비교 결과, 미리 설정된 조건에 만족하는지의 여부에 따라 블로어 모터(5b)의 회전속도를 가변 제어한다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화와, 그로 인한 블로어(5)의 토출풍량 변화 시에, 블로어 모터(5b)측 전력값이 가변된다.
이때, 상기 제어부(20)는, 실시간으로 산출된 상기 블로어 모터(5b)측의 현재 전력값이, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값 대비, 아래의 [식 2]에서와 같이, 미리 설정된 기준허용편차의 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되는지를 비교한다.
[식 2]
기준허용편차 하한치 < 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값 대비 블로어 모터 전력값 편차 < 기준허용편차 상한치
예를 들면, 상기 블로어 모터(5b)측의 현재 전력값과, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값을 백분율로 비교하고, 이에 대응하여 상기 기준허용편차가 ㅁ 2%로 설정될 경우, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차 비율이, 기준허용편차 하한치인 - 2%를 초과하고, 상한치인 + 2% 미만인 범위에 포함되는지를 비교한다.
비교 결과, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차 비율이, - 2%를 초과하고, + 2% 미만인 범위에 포함되면, 상기 제어부(20)는, 공조모드 변화와 통기저항 변화없이 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가 설정 블로어 회전단수에 맞춰 정상적으로 제어되고, 이로써, 블로어(5)의 토출풍량이 정상적인 것으로 판단한다.
반면에, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차 비율이, 기준허용편차 하한치인 - 2%를 초과하고, 상한치인 + 2% 미만인 범위에 포함되지 않으면, 즉, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차 비율이, 기준허용편차 하한치인 - 2% 이하이거나, 또는 상한치인 + 2% 이상이면, 상기 제어부(20)는, 공조모드의 변화에 따라 통기저항이 변화되어, 블로어(5)측에서 토출풍량 변화가 발생되고, 그로 인해 블로어 모터(5b)측의 전류(A)값이 변화한 것으로 판단한다.
예를 들면, 공조모드가 내기모드에서 외기모드로 변화되어, 통기저항이 증가될 경우, 블로어(5)측의 토출풍량이 저하되고, 그로 인해 블로어 모터(5b)측의 전류(A)값도 저하된다.
이때, 블로어 모터(5b)측 전류(A)값의 저하로 인해, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차 비율이, 기준허용편차 하한치인 - 2% 이하로 저하되면, 상기 제어부(20)는, 공조모드의 변화에 따라 통기저항이 커져, 블로어(5)측에서 급격한 토출풍량 저하가 발생되는 것으로 판단한다.
반대로, 공조모드가 외기모드에서 내기모드로 변화되어, 통기저항이 감소될 경우, 블로어(5)측의 토출풍량이 증가되고, 그로 인해 블로어 모터(5b)측의 전류(A)값도 상승된다.
이때, 블로어 모터(5b)측 전류(A)값의 상승으로 인해, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차 비율이, 기준허용편차 상한치인 + 2% 이상으로 상승되면, 상기 제어부(20)는, 공조모드의 변화에 따라 통기저항이 작아져, 블로어(5)측에서 급격한 토출풍량 증가가 발생되는 것으로 판단한다.
한편, 상기 제어부(20)는, 블로어 모터(5b)측 전력값과, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값의 비교 결과, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화로 인해 블로어(5)의 토출풍량 변화가 발생되는 것으로 판단되면, 이러한 블로어(5)의 토출풍량 변화에 대응하여 블로어 모터(5b)의 회전속도를 가변 보정한다.
즉, 통기저항 증가로 인해 상기 블로어(5)의 토출풍량이 감소되어, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차가, 기준허용편차 하한치(- 2%) 이하인 것으로 판단되면, 상기 제어부(20)는, 하한치(- 2%) 이하로 저하된 블로어 모터(5b)의 전력값이, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 상승될 수 있게 상기 블로어 모터(5b)를 가변 제어한다.
따라서, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰 제어될 수 있게 한다.
이로써, 블로어(5)의 토출풍량이, 설정 블로어 회전단수에 대응하여 상승될 수 있게 한다.
그 결과, 통기저항 증가로 인해 발생된 상기 블로어(5)의 토출풍량 감소가 보상될 수 있게 하고, 이에 따라, 통기저항 증가로 인한 상기 블로어(5)의 토출풍량 감소와, 그로 인한 차실내의 냉,난방성 저하가 방지될 수 있다.
다른 한편으로, 통기저항 감소로 인해 상기 블로어(5)의 토출풍량이 증가되어, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차가, 기준허용편차 상한치(+ 2%) 이상인 것으로 판단되면, 상기 제어부(20)는, 상한치(+ 2%) 이상으로 상승한 블로어 모터(5b)의 전력값이, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 하강될 수 있게 상기 블로어 모터(5b)를 가변 제어한다.
따라서, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰 제어될 수 있게 한다.
이로써, 블로어(5)의 토출풍량이, 설정 블로어 회전단수에 대응하여 하강할 수 있게 한다.
그 결과, 통기저항 감소로 인해 발생된 상기 블로어(5)의 토출풍량 증가가 보상될 수 있고, 이에 따라, 통기저항 감소로 인한 상기 블로어(5)의 과도한 토출풍량 증가와, 그로 인한 차실내의 쾌적성 저하가 방지될 수 있게 한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 사용자 또는 자동 제어에 의해 블로어(5)의 회전단수가 설정될 시에, 설정된 블로어 회전단수에 맞춰 상기 블로어 모터(5b)를 제어하는 경우를 설명한다.
도 2를 참조하면, 공조장치가 온(ON)된 상태에서(S101), 사용자 또는 자동 제어에 의해 블로어(5)의 회전단수가 설정되면(S103), 상기 제어부(20)는, 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 상기 메모리부(22)에서 검출한다(S105).
그리고 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값의 검출이 완료되면, 상기 제어부(20)는, 검출된 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도를 제어한다(S107).
그러면, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰 제어된다. 따라서, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 블로어(5)의 회전단수에 맞춰 상기 블로어(5)의 회전단수가 제어된다.
여기서, 상기 제어부(20)는, 상기 블로어 모터(5b)의 제어 과정에서, 상기 블로어 모터(5b)측으로부터 전압(V)과 전류(A)를 실시간으로 수신받아 블로어 모터(5b)측 전력(W)값을 산출한 다음, 산출된 블로어 모터(5b)측 전력값과, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값을 비교하여, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰 상기 블로어 모터(5b)측 전력값을 제어하도록 구성된다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화 시에 대응하여, 블로어 모터(5b)의 회전속도를 가변 제어하는 경우를 설명한다.
먼저, 사용자 또는 자동 제어에 의한 "설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값"에 대응하여, 블로어(5)를 특정 회전단수로 제어하고 있는 상태에서(S201), 상기 제어부(20)는, 블로어 모터(5b)로부터 전압(V)과 전류(A)를 수신받아 상기 블로어 모터(5b)측 전력값을 실시간으로 계속 산출한다(S203).
이때, 상기 제어부(20)는, 산출된 블로어 모터(5b)측 전력값과, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값을 실시간으로 계속 비교한다.
특히, 산출된 상기 블로어 모터(5b)측의 현재 전력값이, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값 대비, 위의 [식 2]에서와 같이, 미리 설정된 기준허용편차의 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되는지를 비교 판단한다(S205).
예를 들면, 상기 블로어 모터(5b)측의 현재 전력값과, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값을 백분율로 비교하고, 상기 기준허용편차가 ㅁ 2%로 설정될 경우, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차 비율이, 기준허용편차 하한치인 - 2%를 초과하고, 상한치인 + 2% 미만인 범위에 포함되는지를 판단한다.
판단 결과, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차가, 기준허용편차 하한치(- 2%)를 초과하고, 상한치(+ 2%) 미만인 범위에 포함되면, 상기 제어부(20)는, 공조모드 변화와 통기저항 변화없이 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가 설정 블로어 회전단수에 맞춰 정상적으로 제어되는 것으로 판단하고, 이러한 판단에 따라 블로어 모터(5b)의 회전속도를 현재의 상태로 유지시킨다(S207).
한편, 판단 결과, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차가, 기준허용편차 하한치(- 2%)를 초과하고, 상한치(+ 2%) 미만인 범위에 포함되지 않으면(S205-1), 상기 제어부(20)는, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차가, 기준허용편차 하한치(- 2%) 이하인지를 다시 판단한다(S209).
판단 결과, 하한치(- 2%) 이하이면, 상기 제어부(20)는, 공조모드의 변화에 따라 통기저항이 커져, 블로어(5)측에서 급격한 토출풍량 저하가 발생되는 것으로 판단한다(S211).
그리고 이러한 판단이 들면, 상기 제어부(20)는, 기준허용편차 하한치(- 2%) 이하로 저하된 블로어 모터(5b)의 전력값이, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 상승될 수 있도록, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도를 증가시킨다(S213).
그러면, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰 제어된다.
이로써, 통기저항 증가로 인해 발생된 블로어(5)의 토출풍량 감소가 보상되면서 차실내의 쾌적성이 일정하게 유지된다.
한편, (S209) 단계에서의 판단 결과, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차가, 기준허용편차 하한치(- 2%) 이하가 아니면(S209-1), 상기 제어부(20)는, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터(5b)측 전력값의 편차가, 기준허용편차 상한치(+ 2%) 이상인지를 다시 판단한다(S215).
판단 결과, 상한치(+ 2%) 이상이면, 상기 제어부(20)는, 공조모드의 변화에 따라 통기저항이 작아져, 블로어(5)측에서 급격한 토출풍량 증가가 발생되는 것으로 판단한다(S217).
그리고 이러한 판단이 들면, 상기 제어부(20)는, 기준허용편차 상한치(+ 2%) 이상으로 상승된 블로어 모터(5b)의 전력값이, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 하강할 수 있도록, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도를 감소시킨다(S219).
그러면, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 맞춰 제어된다.
이로써, 통기저항 감소로 인해 발생된 블로어(5)의 토출풍량 증가가 보정되면서 차실내의 쾌적성이 일정하게 유지된다.
이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 작동 중인 블로어 모터(5b)의 전압과 전류를 근거로 블로어 모터(5b)측의 전력값을 산출한 다음, 산출된 블로어 모터(5b)측의 전력값과, 설정 블로어 회전단수에 대응되게 미리 내장된 모터 전력값을 비교하여, 그 결과에 따라 블로어 모터(5b)의 회전속도를 제어하는 구조이다.
따라서, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화와, 그로 인해 블로어(5)의 토출풍량과, 블로어 모터(5b)측의 전력값이 변화될 시에, 이러한 블로어(5)의 토출풍량 변화와 블로어 모터(5b)측 전력값의 변화가, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도 제어에 실시간으로 반영될 수 있게 한다.
또한, 통기저항 변화로 인한 블로어(5)의 토출풍량 변화와 블로어 모터(5b)측 전력값의 변화가, 상기 블로어 모터(5b)의 회전속도 제어에 실시간으로 반영될 수 있게 하므로, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화 시에, 상기 통기저항 변화로 인해 발생되는 블로어(5)의 토출풍량 변화를 실시간으로 보정할 수 있다.
특히, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 증가 시에, 이러한 통기저항 증가로 인한 블로어(5)의 토출풍량 감소를 보상할 수 있다. 따라서, 공조모드 변화로 인한 차실내의 토출풍량감소와, 그로 인한 차실내의 냉,난방성능 저하현상을 방지할 수 있다.
또한, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 감소 시에, 이러한 통기저항 감소로 인한 블로어(5)의 토출풍량 증가를 보상할 수 있다. 따라서, 공조모드 변화로 인한 차실내의 토출풍량증가와, 그로 인한 차실내의 쾌적성 저하현상을 방지할 수 있다.
또한, 작동 중인 블로어 모터(5b)측의 전력값과, 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 비교하여, 그 결과에 따라 블로어 모터(5b)의 회전속도를 제어하는 구조이므로, 공조모드 및 통기저항별 회전수 테이블값 없이도, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 대응하여 블로어 모터(5b)의 회전수를 가변 제어할 수 있다.
또한, 공조모드 및 통기저항별 회전수 테이블값 없이도, 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 대응하여 블로어 모터(5b)의 회전수를 가변 제어할 수 있으므로, 공조케이스의 종류와 차종에 따라 공조모드별 통기저항이 각기 다르더라도, 이에 구애받지 않고 공조모드 변화로 인한 통기저항 변화에 능동적으로 대응하면서 블로어 모터(5b)의 회전수를 가변 제어할 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.
1: 공조케이스(Case) 3: 인테이크 도어(Intake Door)
5: 블로어(Blower) 5a: 블로어 팬(Blower Fan)
5b: 블로어 모터(Blower Motor) 7: 증발기
9: 히터(Heater) 10: 템프도어(Temp. Door)
12: 모드도어(Mode Door) 20: 제어부
22: 메모리부

Claims (10)

  1. 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 특정 블로어 회전단수에 대응하여 회전속도가 제어되면서 블로어를 작동시키는 블로어 모터를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 블로어의 각 회전단수별로 상기 블로어 모터의 회전속도를 각기 다르게 제어하기 위한 블로어 회전단수별 모터 전력값들을 내장하고 있으며,
    작동 중인 상기 블로어 모터의 전압과 전류를 근거로 상기 블로어 모터측의 전력값을 실시간으로 산출하고,
    산출된 상기 블로어 모터측의 전력값과, 사용자 또는 자동 제어에 의해 설정된 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값의 크기를 비교하여, 그 결과에 따라 상기 블로어 모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    사용자 또는 자동 제어에 의해 특정 블로어 회전단수가 설정되면, 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 검출하고,
    검출된 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값으로 상기 블로어 모터를 제어하여, 상기 블로어 모터의 회전속도가, 설정 블로어 회전단수에 맞춰 제어될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 설정 블로어 회전단수에 대응하여 상기 블로어 모터의 회전속도를 제어한 후, 작동 중인 상기 블로어 모터의 전압과 전류를 근거로 상기 블로어 모터의 전력값을 실시간으로 계속 산출하고;
    산출된 상기 블로어 모터의 전력값과, 상기 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 실시간으로 비교하여, 그 결과에 따라 상기 블로어 모터의 회전속도를 실시간으로 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    작동 중인 상기 블로어 모터로부터 산출된 전력값과, 상기 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 실시간으로 비교하고, 비교 결과, 미리 설정된 조건에 만족되면,
    상기 블로어 모터의 회전속도가 상기 설정 블로어 회전단수에 맞춰 정상적으로 제어되고 있는 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 현재의 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    작동 중인 상기 블로어 모터로부터 산출된 전력값과, 상기 설정 블로어 회전단수에 대응되는 모터 전력값을 실시간으로 비교하여, 미리 설정된 조건에 만족되지 않으면,
    상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화로 인해 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 미리 설정된 조건에서 벗어나 비정상적으로 증가 또는 감소된 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 상기 설정 블로어 회전단수에 대응될 수 있도록 보정하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    현재 작동 중인 상기 블로어 모터의 전력값이, 상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값 대비, 아래의 [식]에서와 같이, 미리 설정된 기준허용편차의 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되는지를 비교 판단하여,
    상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되면, 상기 블로어 모터의 회전속도가 상기 설정 블로어 회전단수에 맞춰 정상적으로 제어되고 있는 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 현재의 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
    [식]
    기준허용편차 하한치 < 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값 대비 블로어 모터 전력값 편차 < 기준허용편차 상한치
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 하한치를 초과하고, 상한치 미만인 범위에 포함되지 않으면,
    상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드 변화로 인한 통기저항의 변화로 인해 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 미리 설정된 조건에서 벗어나 비정상적으로 증가 또는 감소된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 하한치 이하이면,
    상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드의 변화에 의한 통기저항의 증가에 따라 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 상기 기준허용편차 이하로 감소된 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 상기 설정 블로어 회전단수에 대응될 수 있도록 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 설정 블로어 회전단수 대응 모터 전력값에 대한 상기 블로어 모터의 전력값 편차가, 상기 기준허용편차 상한치 이상이면,
    상기 블로어 모터의 회전속도가, 공조모드의 변화에 의한 통기저항의 감소에 따라 상기 설정 블로어 회전단수 대비, 상기 기준허용편차 이상으로 증가된 것으로 판단하여, 상기 블로어 모터의 회전속도를 상기 설정 블로어 회전단수에 대응될 수 있도록 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로어 모터는, BLDC(Brushless direct current) 방식의 모터인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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