KR101130012B1

KR101130012B1 - 차량용 공조장치의 제어방법

Info

Publication number: KR101130012B1
Application number: KR1020040111071A
Authority: KR
Inventors: 이정훈; 김태은
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2012-03-28
Also published as: KR20060072433A

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것으로서, 차량의 감속시, 브레이크 페달(Brake Pedal)의 각도 및 감속비에 의하여 가변용량형 사판식 압축기의 토출용량을 제어하여, 냉방성능 변동을 보상하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 차량용 공조장치의 제어방법은, 목표 냉방성능을 연산하는 단계와; 상기 목표 냉방성능에 따른 온도조절도어(240)의 개도를 연산하는 단계와; 차량의 감속여부를 판단하는 단계와; 브레이크 페달의 각도에 대한 제동각도에 따른 냉방성능 증가량을 연산하는 단계와; 차량의 감속비에 따른 냉방성능 증가량을 연산하는 단계와; 상기 제동각도 및 감속비에 따른 냉방성능 증가량중 최대값을 선정하는 단계와; 그리고, 상기 냉방성능 증가량 최대값에 의해 가변용량형 사판식 압축기(100)의 토출용량을 제어하는 단계;를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 토출용량을 제어하는 단계 이후, 상기 온도조절도어의 개도를 보정하는 단계가 더 포함될 수 있다.

공조, 공기조화, 공조제어, 감속, 제동, 브레이크, 냉방성능, 압축기

Description

차량용 공조장치의 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING CAR AIR CONDITIONER}

도 1은, 가변용량형 사판식 압축기의 예를 나타내는 단면도이다.

도 2는, 본 발명에 따른 제어방법을 수행하기 위한 공조장치의 구성도이다.

도 3은, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4는, 목표 냉방성능을 연산하는 단계를 나타내는 흐름도이다.

도 5는, 제동각도, 감속비 및 냉방성능 증가량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 가변용량형 사판식 압축기, 200 : 증발기,

230 : 히터코어(Heater Core), 240 : 온도조절도어,

300 : 제어유니트, 310 : 액츄에이터(Actuator),

320 : 브레이크(Brake) 각도 센서, 330 : 차속센서,

340 : 차내온도센서, 350 : 차외온도센서,

360 : 일사량센서.

본 발명은 차량용 공조장치의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 가변용량형 사판식 압축기를 가진 공조장치가 장착된 차량에 있어서, 차량의 감속시 냉방성능 변동을 보상하도록 압축기의 토출용량을 제어함으로써, 온도안정성 및 쾌적성을 만족시킬 수 있는 차량용 공조장치 제어방법에 관한 것이다.

차량용 공조장치를 구성하는 압축기는, 풀리를 통하여 전달되는 엔진의 동력을 전자클러치의 단속작용에 의하여 선택적으로 전달받아 증발기로부터 냉매를 흡입하여 압축한 후, 응축기쪽으로 토출하는 장치이다. 이러한 압축기는 다양한 종류가 있으며, 그 중 차량용으로 널리 채용되고 있는 종류로는 사판식(斜板式) 압축기가 있다.

사판식 압축기는 고정용량형 사판식 압축기와 가변용량형 사판식 압축기로 나눌 수 있다. 고정용량형 압축기에 있어서는, 피스톤들을 왕복시키는 사판의 경사각이 고정된다.

한편, 가변용량형 사판식 압축기에 있어서는, 부하에 따라 압력조절밸브에 의하여 냉매의 압력이 변동됨으로써, 사판의 경사각이 조절될 수 있다. 이 사판의 경사각 조절에 의하여 피스톤의 행정거리가 변화함으로써, 냉매의 토출용량이 조절될 수 있는 것이다. 상기 압력조절밸브는 내부제어식의 것과 외부제어식의 것으로 나눌 수 있는데, 이러한 가변용량형 사판식 압축기의 구조는 일본 공개특허 제2001-107854호에 잘 개시되어 있다.

그런데, 차량주행중에 브레이크 페달을 밟아 감속을 할 경우, 압축기가 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 관계로 냉방성능에 변동이 발생하고, 이에 따라 온도 안정성 및 쾌적성이 저하되는 문제가 발생한다.

상기 선행기술에서는, 감속판단기준을 가속기의 개도가 최소인 경우로 선정하여, 강제적으로 압축기의 토출용량을 최대화하는 기술이 개시되어 있는데, 이 상태는 공주(空走) 혹은 감속시에 해당한다. 그러나, 공주시에도 압축기의 토출용량을 최대로 제어한다면, RPM 변동에 따른 주행승차감이 저하됨은 물론, 냉방성능변동에 따른 온도안정성 및 쾌적성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 가속기 개도 및 차속을 통해서는 감속인식이 즉각적이지 못한 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 차량의 감속시, 브레이크 페달의 각도 및 감속비에 의하여 가변용량형 사판식 압축기의 토출용량을 제어하여, 냉방성능 변동을 보상할 수 있는 차량용 공조장치의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법은, 목표 냉방성능을 연산하는 단계와; 상기 목표 냉방성능에 따른 온도조절도어의 개도를 연산하는 단계와; 차량의 감속여부를 판단하는 단계와; 브레이크 페달의 각도에 대한 제동각도에 따른 냉방성능 증가량을 연산하는 단계와; 차량의 감속비에 따른 냉방성능 증가량을 연산하는 단계와; 상기 제동각도 및 감속비에 따른 냉방성능 증가량중 최대값을 선정하는 단계와; 그리고, 상기 냉방성능 증가량 최대값에 의해 가변용량형 사판식 압축기의 토출용량을 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
상기 목표 냉방성능을 연산하는 단계는, 사용자가 차량의 목표 실내온도를 설정하는 단계와; 차량의 소정위치에 설치된 센서들로부터 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량을 감지하여 입력하는 단계와; 상기 목표 실내온도, 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량에 의해 공조장치 벤트(Vent)의 목표 토출온도를 연산하는 단계와; 최대 증발기 온도를 입력하는 단계와; 그리고, 상기 벤트의 목표 토출온도와 상기 최대 증발기 온도를 비교하여 목표 증발기 온도를 선정하는 단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 최대 증발기 온도를 입력하는 단계는, 압축기의 최소구동시 증발기로 유입되는 공기온도에 따라 최대 증발기 온도를 연산하여 입력하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 토출용량을 제어하는 단계 이후, 상기 온도조절도어의 개도를 보정하는 단계가 더 포함될 수 있다.

삭제

또한, 상기 목표 증발기 온도를 선정하는 단계는, 상기 벤트의 목표 토출온도와 최대 증발기 온도를 비교하여, 목표 토출온도가 최대 증발기 온도보다 낮으면 목표 토출온도를 목표 증발기 온도로 선정하고, 목표 토출온도가 최대 증발기 온도 보다 높으면 최대 증발기 온도를 목표 증발기 온도로 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차량의 소정 위치에 설치된 센서들로부터 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량을 감지하여 입력하는 단계 이후에, 벤트 목표 토출열량을 연산하는 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에는 가변용량형 사판식 압축기(100)의 예가 도시되어 있다. 상기 가변용량형 사판식 압축기(100)는, 동심원을 따라 길이방향으로 다수의 실린더 보어(Cylinder Bore, 112)가 형성된 실린더 블록(Cylinder Block, 110)과; 상기 실린더 블록(110)의 각 실린더 보어(112)에 삽입되는 다수의 피스톤(Piston, 114)과; 상기 실린더 블록(110)의 전방에 결합되어 내부에 크랭크실(122)을 형성하는 전방하우징(120)과; 상기 실린더 블록(110)의 후방에 결합되어 내부에 냉매흡입실(132) 및 냉매토출실(134)을 형성하는 후방하우징(130)과; 상기 전방하우징(120) 및 실린더 블록(110)에 걸쳐 지지되는 구동축(140)과; 상기 크랭크실(122)의 내부에서 구동축(140)과 함께 회전하는 로터(Rotor, 142)와; 상기 구동축(140) 둘레로 유동가능하게 설치되고, 피스톤(114)을 전후진시키도록 가장자리가 각 피스톤(114)에 결합되며 가장자리 일측이 로터(142)에 힌지결합되는 사판(144)과; 상기 실린더 블록 (110)과 후방하우징(130) 사이에 개재되어, 냉매흡입실(132)로부터 실린더 보어(112)로 냉매를 흡입함과 아울러 실린더 보어(112)로부터 냉매토출실(134)로 압축냉매를 배출시키는 밸브 유니트(Valve Unit, 150)와; 그리고, 구동축(140)에 대한 사판(144)의 경사각을 조절하도록 후방하우징(130)에 설치되는 외부제어식 압력조절밸브(160)를 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같은 가변용량형 사판식 압축기(100)에 따르면, 사판(144)의 회전에 의하여 다수의 피스톤(114)들이 순차적으로 전후진하게 된다. 실린더 보어(112)로부터의 피스톤(114)의 후진시(즉, 흡입행정시)에는, 실린더 보어(112) 내부의 압력강하에 의하여 밸브 유니트(150)의 흡입측이 개방되어 실린더 보어(112)와 흡입실이 서로 통하므로, 흡입실로부터 실린더 보어(112)로 냉매가 흡입된다. 그리고, 실린더 보어(112)쪽으로의 피스톤(114)의 전진시(즉, 압축행정시)에는, 실린더 보어(112) 내부의 압력증가에 의하여 실린더 보어(112)에 흡입된 냉매가 압축되면서 밸브 유니트(150)의 토출측이 개방되어 실린더 보어(112)와 냉매토출실(134)이 서로 통하므로, 실린더 보어(112)로부터 냉매토출실(134)로 압축냉매가 토출된다.

그리고, 부하에 따라 압력조절밸브(160)에 의하여 사판(144)의 경사각이 변동함으로써, 냉매의 토출용량이 변동된다. 즉, 압력조절밸브(160)에 대한 출력(전류값)이 최대일 경우에, 피스톤(114)의 행정거리가 커지도록 사판(140)의 기울기가 변함으로써, 냉매의 토출용량이 증가한다. 또한, 압력조절밸브(160)에 대한 출력이 최소일 경우에, 피스톤(114)의 행정거리가 짧아지도록 사판(140)의 기울기가 변함 으로써, 냉매의 토출용량이 감소한다. 이러한 냉매의 토출용량 변화는 토출용량의 증감을 의미한다.

도 2에는 상기한 바와 같은 가변용량형 사판식 압축기(100)가 적용된 차량용 공조장치가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공조장치는, 공조케이스(210)와, 상기 공조케이스(210)의 입구측에 설치되는 송풍기(220)와, 상기 공조케이스(210)의 상/하류측에 차례로 내장되는 증발기(200) 및 히터코어(Heater Core, 230)와, 상기 증발기(200)를 거친 공기에 대한 히터코어(230)쪽 유로 및 히터코어(230)를 우회하는 유로의 개도를 조절하는 온도조절도어(240)와, 상기 증발기(200)로부터 냉매를 흡입하여 토출시키는 가변용량형 사판식 압축기(100)(이하, 편의상 '압축기'라 칭함)와, 상기 압축기(100)로부터 공급되는 냉매를 응축하여 토출시키는 응축기(170)와, 응축기(170)로부터 공급되는 냉매를 기액(氣液)분리하는 리시버 드라이어(Receiver Dryer, 180)와, 그리고 리시버 드라이어(180)로부터 공급되는 냉매를 교축하여 증발기(200)로 보내는 팽창밸브(190)를 포함하여 이루어진다. 참조부호 212, 214, 216은 각각 벤트(Vent)를 나타내고, 참조부호 212d, 214d, 216d는 각각 벤트(212, 214, 216)의 개도를 조절하는 도어를 나타낸다.

한편, 사판(144)의 경사각을 조절함으로써 압축기(100)의 토출용량을 제어하기 위한 압력조절밸브(160)와, 온도조절도어(240)의 개도를 조절하기 위한 액츄에이터(Actuator, 310)는, 제어유니트(300)에 의하여 그 구동출력이 제어된다.

즉, 차량 감속시 브레이크 페달의 위치, 즉 임계 브레이크 페달의 각도(브레 이크 페달을 밟지 않았을 때의 각도)에 대한 제동각도를 감지하는 브레이크 각도 센서(320)의 신호와 감속비를 제어유니트(300)가 판단함으로써, 압력조절밸브(160)와 액츄에이터(310)의 구동출력이 제어될 수 있다. 감속비의 경우는 차량에 일반적으로 설치되는 차속센서(330)를 이용하여 판단할 수 있다.

또한, 상기 제어유니트(300)에는, 차량의 소정의 위치에 설치된 각종 센서들, 예컨대 차내온도센서(340), 차외온도센서(350) 및 일사량센서(360)로부터 감지되는 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량이 입력된다.

다음에, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법에 대하여 설명한다.

도 3에 공조장치를 가동하고(S110), 목표 냉방성능을 연산한다(S120).

상기 목표 냉방성능은, 도 4에 도시된 바와 같은 단계를 거쳐 연산될 수 있다. 즉, 사용자가 목표 실내온도를 설정한다(S121). 다음에, 차량의 소정위치에 설치된 센서들, 즉 차내온도센서(340), 차외온도센서(350) 및 일사량센서(360)로부터 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량이 감지되어 제어유니트(300)에 입력된다(S122). 다음에, 상기 목표 실내온도, 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량에 의해, 공조장치의 벤트(212, 214, 216)의 목표 토출온도를 연산한다(S124). 다음에, 최대 증발기 온도를 입력한다(S125). 다음에, 상기 벤트(212, 214, 216)의 목표 토출온도와 상기 최대 증발기 온도를 비교하여(S126), 목표 증발기 온도를 선정한다(S127).

또한, 상기 최대 증발기 온도를 입력하는 단계(S125)는, 압축기(100)의 최소구동시 증발기(200)로 유입되는 공기온도에 따라 최대 증발기 온도를 연산하여 입 력하도록 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 목표 증발기 온도를 선정하는 단계(S127)는, 상기 벤트(212, 214, 216)의 목표 토출온도와 최대 증발기 온도를 비교하여, 목표 토출온도가 최대 증발기 온도보다 낮으면 목표 토출온도를 목표 증발기 온도로 선정하고, 목표 토출온도가 최대 증발기 온도보다 높으면 최대 증발기 온도를 목표 증발기 온도로 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차량의 소정 위치에 설치된 차내온도센서(340), 차외온도센서(350) 및 일사량센서(360)로부터 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량을 감지하여 입력하는 단계(S122) 이후에, 벤토 목표 토출열량을 연산하는 단계(S123)가 더 포함될 수 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 목표 냉방성능이 연산되면, 상기 목표 냉방성능에 따른 온도조절도어(240)의 개도를 연산한다(S130).

다음에, 제어유니트(300)는 상기 신호들중 브레이크 각도 센서(320)에 의한 신호와, 차속센서(330)에 의한 신호를 입력받아 감속여부를 판단한다(S140). 감속상태가 아닌 것이 판단되면 통상적인 공조장치 제어가 수행된다(S210).

브레이크 각도 센서(320)에 의해서는 감속을 하고자 브레이크 페달을 밟았을 때 임계 브레이크 각도에 대한 제동각도가 입력되고, 이에 대하여 제어유니트(300)는 제동각도에 따른 냉방성능 증가량을 선정한다(S150). 그 예는 도 5에 도시되어 있다. 예컨대, 일정 제동각도까지는 냉방성능이 비례적으로 증가되도록 선정하고, 일정 제동각도 이상에서는 비례적 냉방성능의 최대치로 선정한다.

또한, 차속센서(330)에 의해서는 차속의 변화가 제어유니트(300)에 입력됨으로써, 제어유니트(300)에 의하여 감속비가 연산될 수 있고, 이 감속비에 대하여 제어유니트(300)는 감속비에 따른 냉방성능 증가량을 선정한다(S160). 그 예는 도 5에 도시되어 있다. 예컨대, 일정 감속비까지는 냉방성능이 비례적으로 증대되도록 선정하고, 일정 감속비 이상에서는 비례적 냉방성능의 최대치로 선정한다.

그리고, 상기한 바와 같은 제동각도 및 감속비에 따른 목표 냉방성능 증가량중 최대값을 제어대상 냉방성능으로 선정한다(S170).

냉방성능 최대값이 선정되면, 이에 대하여 제어유니트(300)는 압축기(100)의 압력조절밸브(160)에 대한 구동출력을 제어함으로써, 사판(144)의 경사각을 변화시킨다(S180). 즉, 사판(144)의 경사각을 크게 하여, 냉방성능 최대값에 해당하는 만큼 압축기(100)의 토출용량을 최대로 증대시킨다. 이 압축기(100)의 토출용량 증대에 의하여, 냉방성능이 보상될 수 있다.

냉방성능 보상효과를 최대한 유지하기 위하여, 온도조절도어(240)의 개도를 보정할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 송풍기(220)를 통해 증발기(200)를 거친 공기가 히터코어(230)쪽 유로를 거치지 않고 히터코어(230)를 우회하는 유로로 유동하도록, 온도조절도어(240)가 제어유니트(300)에 의하여 제어된다(S190). 즉, 온도조절도어(240) 구동용 액츄에이터(310)에 대한 제어유니트(300)의 구동출력전압이 변화함으로써, 온도조절도어(240)가 히터코어(230)쪽으로 선회된다.

냉방성능을 보상하기 위한 압축기(100) 제어 및 온도조절도어(240)의 개도 제어과정은 감속이 해제될 때까지 피드백(Feedback) 제어되며, 감속이 해제(S200) 되면 통상적인 공조장치 제어가 수행된다(S210).

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제어방법에 있어서는, 차량의 감속시 브레이크 페달의 제동각도 및 감속비에 따라 증대시켜야 할 최대 냉방성능을 산정하여, 가변용량형 사판식 압축기(100)의 토출용량을 증대시킴으로써, 냉방성능을 즉각적으로 보상할 수 있음은 물론 온도안정성 및 쾌적성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 제동시 가변용량형 사판식 압축기(100)의 부하를 증대시킴으로써, 제동성을 향상시킬 수 있는 부가적인 효과가 있다.

Claims

목표 냉방성능을 연산하는 단계와;

상기 목표 냉방성능에 따른 온도조절도어의 개도를 연산하는 단계와;

차량의 감속여부를 판단하는 단계와;

브레이크 페달의 각도에 대한 제동각도에 따른 냉방성능 증가량을 연산하는 단계와;

차량의 감속비에 따른 냉방성능 증가량을 연산하는 단계와;

상기 제동각도 및 감속비에 따른 냉방성능 증가량중 최대값을 선정하는 단계와; 그리고,

상기 냉방성능 증가량 최대값에 의해 가변용량형 사판식 압축기의 토출용량을 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지고,

상기 목표 냉방성능을 연산하는 단계는, 사용자가 차량의 목표 실내온도를 설정하는 단계와; 차량의 소정위치에 설치된 센서들로부터 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량을 감지하여 입력하는 단계와; 상기 목표 실내온도, 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량에 의해 공조장치 벤트(Vent)의 목표 토출온도를 연산하는 단계와; 최대 증발기 온도를 입력하는 단계와; 그리고, 상기 벤트의 목표 토출온도와 상기 최대 증발기 온도를 비교하여 목표 증발기 온도를 선정하는 단계;를 포함하여 이루어지며,

상기 최대 증발기 온도를 입력하는 단계는, 압축기의 최소구동시 증발기로 유입되는 공기온도에 따라 최대 증발기 온도를 연산하여 입력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치 제어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 토출용량을 제어하는 단계 이후, 상기 온도조절도어의 개도를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치 제어방법.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 목표 증발기 온도를 선정하는 단계는, 상기 벤트의 목표 토출온도와 최대 증발기 온도를 비교하여, 목표 토출온도가 최대 증발기 온도보다 낮으면 목표 토출온도를 목표 증발기 온도로 선정하고, 목표 토출온도가 최대 증발기 온도보다 높으면 최대 증발기 온도를 목표 증발기 온도로 선정하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치 제어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 차량의 소정 위치에 설치된 센서들로부터 차량 실내온도, 차량 실외온도 및 일사량을 감지하여 입력하는 단계 이후에, 벤트 목표 토출열량을 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치 제어방법.