KR101946951B1 - 차량용 에어컨 시스템을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전속도가 제어되는 전동기에 의해 구동되는 압축기 및 증발기를 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템을 제어하는 장치에 관한 것이다. 상기 차량에 설치된 에어컨 시스템을 제어하는 장치는 상기 증발기의 온도 설정점 및 외부 온도의 함수로서 압축기 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2); 상기 압축기 회전속도 한계값의 함수로서 압축기 회전속도 설정점을 생성하는 수단(5); 및 상기 압축기 회전속도 설정점의 함수로서 상기 전동기의 회전속도를 제어하는 수단;을 포함한다.
Description
본 발명의 분야는 에어컨 시스템에 관한 것으로 특히 전기 모터에 의해 구동되는 압축기를 사용하는 차량용 에어컨 시스템에 관한 것이다.
에어컨 시스템들은 일반적으로 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 및 증발기를 포함하며, 이들 모두는 냉각재가 이동하는 냉각 회로에 의해 서로 접속되어 있다.
에어컨 시스템은 일반적으로 상기 증발기를 포함하는 고온 브랜치 및 응축기를 포함하는 냉동 브랜치를 포함하며, 이러한 브랜치들은 상기 압축기 및 상기 팽창 밸브를 통해 서로 접속되어 있다.
상기 압축기는 기체 형태의 냉각재의 압력을 증가시키고 상기 냉각재를 상기 응축기를 향해 유동하게 하는데 사용된다. 상기 응축기는 상기 냉각재에 포함되어 있는 열을 외부와 교환하는데 사용된다. 그리고나서, 유체가 상기 증발기 내로 유량을 조절하는 팽창 밸브로 계속 유동하게 된다. 그리고나서, 상기 유체는 상기 증발기를 통해 유동하게 되는데, 상기 증발기는 외부 열을 상기 유체와 교환하는 것을 가능하게 한다. 그리고나서, 상기 유체는 증발하게 되고 상기 유체의 경로가 상기 압축기로 계속 이어지게 된다. 따라서, 외부 온도는 상기 증발기 부근에서 낮아지게 되고 상기 응축기 부근에서 높아지게 된다.
문헌 US200808824 1에는 전동기의 회전속도가 증발기 출력의 온도 및 취입 공기(blown air) 온도의 요구의 함수로서 제어되는 시스템이 개시되어 있다. 상기 압축기는 최소 속도로 온/오프 모드에 따라 구동된다. 이러한 문헌에는 상기 압축기의 높은 속도들에 대한 최적화가 개시되어 있지 않다.
문헌 FR2840261에는 온도에 있어서의 이득이 거의 없게 하는 상당한 전력 소비를 방지하도록 상기 압축기의 속도를 제한하는 것을 가능하게 하는 수단을 포함하는 에어컨 설치부에 대한 조절 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 문헌에 개시된 장치는 상기 압축기의 회전속도의 증가 및 취입 공기의 온도 감소 간의 비율 그리고/또는 압축 비율의 계측을 기반으로 한 것이다. 다른 한 실시예는 검출 임계값 및 계측값들의 필터링 문제들을 일으킬 가능성이 있는 동적 값들을 이용한다.
획득되는 열적 안락(thermal confort)에 있어서의 이득에 비추어 볼 때 전력 소비값을 추정하는 장치가 필요하다.
획득되는 열적 안락에 있어서의 이득에 비추어 볼 때 전력 소비값을 추정하는 방법이 필요하다.
그러므로, 회전속도가 제어되는 전동기에 의해 구동되는 압축기 및 증발기를 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템을 제어하는 장치가 제안된다. 상기 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치는, 증발기 온도 설정점 및 외부 온도의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단, 상기 압축기의 회전속도 한계값의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 설정점을 생성하는 수단, 및 상기 압축기의 회전속도 설정점의 함수로서 상기 전동기의 회전속도를 제어하는 수단을 포함한다.
상기 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치는 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단 및 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단을 포함할 수 있으며, 상기 수단들은 자신들의 출력을 통해서 상기 압축기의 회전속도 설정점을 생성하는 수단에 접속된다.
상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단은 한 입력으로서 상기 에어컨 시스템 출력의 공기 유량을 수취할 수 있다. 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단은 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점 및 상기 에어컨 시스템 출력의 공기 유량의 함수로서의 상기 압축기의 속도 한계값들의 제1 매핑을 포함할 수 있다.
상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단은 상기 외부 온도의 함수로서의 성능 계수의 제2 매핑, 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점, 상기 성능 계수 및 입력으로서 수취된 에어컨 시스템 출력의 공기 유량값의 함수로서 상기 압축기의 전력을 생성하는 수단, 및 상기 압축기의 전력 및 상기 외부 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값의 제3 매핑을 포함할 수 있다.
상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단은, 입력으로서 수취된, 상기 압축기의 전력 계측값 및 상기 압축기의 전력 설정점 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기를 포함할 수 있다.
상기 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단은 입력으로서 수취되는, 증발기 계측 온도 및 증발기 온도 설정점 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기를 포함할 수 있다. PI는 Proportional, Integral의 약어이며 '비례, 적분'을 의미한다.
상기 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치는 상기 외부 온도의 함수로서 최대 냉각재 압력값을 내보는 것이 가능한 제4 매핑을 포함할 수 있다. 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단은 계측 냉각재 압력 및 최대 냉각재 압력값 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기를 포함할 수 있다.
상기 압축기의 회전속도 설정점을 생성하는 수단은 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단, 상기 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단 및 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단의 입력 신호들 간의 차값을 입력으로서 또 수신할 수 있다.
본 발명의 부가적인 주제는 회전속도가 제어되는 전동기에 의해 구동되는 압축기 및 증발기를 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템을 제어하는 방법이며, 상기 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법에서는, 상기 압축기의 회전속도 설정점이 외부 온도 및 증발기 온도 설정점의 함수로서 생성되며, 상기 전동기는 상기 압축기의 회전속도 설정점의 함수로서 종속된다.
상기 압축기의 회전속도 한계값, 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택하는 것이 가능하다.
상기 압축기의 최대 속도들의 매핑의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값을 입력들로서 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점 및 상기 에어컨 시스템 출력의 공기 유량을 가지고 생성하는 것이 가능하다.
상기 압축기의 전력을 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점, 및 상기 압축기 출력의 공기 유량의 함수로서 생성하는 것이 가능하며, 상기 압축기의 회전 속도 한계값을 상기 외부 온도 및 상기 압축기의 전력의 비교의 함수로서 생성하는 것이 가능하다.
입력으로서 수취되는, 상기 압축기의 전력 계측값 및 상기 압축기의 전력 설정점 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기에 의해 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 것이 가능하고, 입력으로서 수취된, 증발기 온도 설정점 및 증발기 계측 온도 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기에 의해 상기 증발기 온도의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 것이 가능하며, 상기 외부 온도의 함수로서 최대 냉각재 압력값을 생성하는 것이 가능하고, 계측 냉각재 압력 및 최대 냉각재 압력값 간의 차값의 함수로서의 PID 조절기에 의해 상기 냉각재 압력의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 것이 가능하다.
상기 증발기 온도 설정점 및 상기 증발기 계측 온도 간의 차값, 상기 압축기의 전력 설정점 및 상기 압축기의 계측 전력 간의 차값, 및 상기 최대 냉각재 압력값 및 상기 계측 냉각재 압력 간의 차값의 함수로서, 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 및 상기 전력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중에서 상기 압축기의 회전속도 설정점을 선택하는 것이 가능하다.
상기 압력의 차값이 양(+)인 경우에 그리고 상기 전력의 차값이 양(+)인 경우에, 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값을 선택하는 것이 가능하다.
상기 압력의 차값이 양(+)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값을 선택하는 것이 가능하다.
그 반면에, 상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 전력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값을 선택하는 것이 가능하다.
상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택하는 것이 가능하다.
상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택하는 것이 가능하다.
상기 전력의 차값이 양(+)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택하는 것이 가능하다.
상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택하는 것이 가능하다.
본 발명의 에어컨 시스템의 제어 장치는 열적 안락함을 높일 목적으로 상기 압축기의 전력 소비값을 추정하는 것을 가능하게 한다.
다른 목적들, 특징들 및 이점들은 단지 비-제한적인 예로서 제공되며 첨부도면들을 참조하여 취해진 이하의 설명을 이해하면 자명해질 것이다.
도 1은 압축기를 제어하는 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 한 실시예에 따른 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)을 예시한 도면이다.
도 3은 다른 한 실시예에 따른 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)을 예시한 도면이다.
도 4는 다른 한 실시예에 따른 압축기를 제어하는 시스템을 예시하는 도면이다.
도 2는 한 실시예에 따른 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)을 예시한 도면이다.
도 3은 다른 한 실시예에 따른 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)을 예시한 도면이다.
도 4는 다른 한 실시예에 따른 압축기를 제어하는 시스템을 예시하는 도면이다.
도 1에는 입력부(7)를 통해 외부 온도를 수취하고, 입력부(8)를 통해 에어컨 시스템 출력부에서의 공기 유량을 수취하며, 입력부(9)를 통해 증발기 온도 설정점을 수취하고, 입력부(10)를 통해 증발기 계측 온도를 수취하며 그리고 입력부(11)를 통해 계측 냉각재 압력을 수취하고 전력 소비를 제한하는 것을 가능하게 하는 압축기의 회전속도 설정점을 출력부(6)를 통해 내보내는 에어컨 시스템의 압축기를 제어하는 장치(1)가 도시되어 있다. 상기 냉각재는 프레온(Freon)일 수 있다.
이러한 출력부(6)는 비교기(5)에 의해 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2), 증발기 온도의 함수로서 상기 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3), 및 냉각재 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)에 연결되어 있다.
상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)은 입력으로서 외부 온도, 에어컨 시스템 출력에서의 공기 유량 및 증발기 온도 설정점을 수취한다.
상기 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3)은 증발기 온도 설정점 및 상기 증발기의 온도 계측값을 입력으로서 수취한다.
상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)은 상기 외부 온도 및 계측된 냉각재 압력을 입력으로서 수취한다.
상기 비교기(5)는 자신의 입력부들을 통해 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)으로부터, 상기 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3)으로부터 그리고 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)으로부터 비롯된 회전속도 한계값들을 수취한다. 상기 비교기(5)는 자신의 출력부를 통해 수취된 회전속도 한계값들 중 가장 제한적인 값에 상응하는 압축기의 회전속도 설정점을 내보낸다.
도 2에는 외부 온도, 에어컨 시스템 출력에서의 공기 유량 및 증발기 온도 설정점의 함수로서 상기 압축기의 회전속도의 매핑을 포함하는 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)의 한 실시예가 도시되어 있다. 매핑되는 압축기의 회전속도들은 입력 변수들을 고려하고 상기 압축기의 전력 소모를 많이 증가시키지 않고 허용가능한 안락함을 이루는 것을 가능하게 하는 최대 속도들인 특별한 특징을 지닌다. 따라서, 전력 소모 및 열적 성능 간의 타협이 그러한 매핑 내에 융합된다. 전력 소모의 한계값은 각각의 제조업자에게 특유하며 다소 극적인 기준들에 따라 정의된다.
도 3에는 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)의 다른 한 실시예가 도시되어 있으며, 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2) 내에서는 제1 감산기(13)가 자신의 출력부를 통해서 상기 입력부(7)를 통해 수취된 외부 온도 및 상기 입력부(9)를 통해 수취된 증발기 온도 설정점 간의 차값을 내보낸다. 상기 외부 온도를 증발기 입력부의 온도로 순응시키는 것이 가능하다.
상기 감산기(13)는 다음과 같은 수학식 1을 통한 연산을 수행한다.
제1 승산기(15)는 그의 출력부를 통해서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)의 출력(14) 및 상기 입력부(8)를 통해 수취된 에어컨 시스템 출력부의 공기 유량의 곱을 내보낸다.
상기 제1 승산기(15)는 다음과 같은 수학식 2를 통한 연산을 수행한다.
상기 수학식 2에서,
제2 승산기(17)는 자신의 출력부를 통해서 제1 승산기(15)의 출력(16) 및 결정, 생성 또는 저장 수단(18)의 접속부(19)를 통해 수취된 습도 인자(humidity factor)의 곱을 내보낸다.
상기 제2 승산기(17)는 다음과 같은 수학식 3을 통한 연산을 수행한다.
이를 대체하여 다시 말하면 다음과 같은 수학식 4로 표기될 수 있다.
병렬로, 제2 매핑(21)은 상기 입력부(7)의 브랜치(20)를 통해 상기 외부 온도를 수취한다. 상기 제2 매핑(21)은 자신의 출력을 통해서 상기 외부 온도의 함수로서 성능 계수의 값을 내보낸다. 상기 성능 계수는 상기 외부 온도의 함수로서 허용가능한 최소 효율로 순응될 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 성능 계수는 상기 외부 온도에 따라 상이한 방식으로 에어컨 시스템의 효율의 특징을 나타낸다. 40℃에서의 효율은 허용가능할 수 있지만 20℃에서의 동일한 효율이 허용가능하지 않을 수 있다. 효율들이 허용가능한지를 지시하는 기준들 및 상기 제2 매핑(21)은 테스들에 의해 결정되며 제조업자의 요구들에 따라 다소 극적일 수 있다.
제산기(24)는 자신의 출력부를 통해서 출력(22)에 의해 수취된 제2 매핑(21)의 결과에 의한 접속부(23)에 의해 수취된 제2 승산기(17)의 결과의 몫을 내보낸다. 상기 제산기(24)는 다음과 같은 수학식 5를 통한 연산을 수행한다.
그러므로 당업자라면 상기 제1 감산기(13), 상기 제1 승산기(15), 상기 제2 승산기(17), 상기 결정, 생성 또는 저장 수단(18) 및 상기 제산기(24)가 상기 압축기의 전력을 생성하는 수단을 형성한다는 점을 이해할 것이다.
제3 매핑(27)은 입력으로서 접속부(25)를 통해 상기 제산기(24)로부터 비롯된 값을 수취하고 상기 입력부(7)의 브랜치(26)를 통해 상기 외부 온도를 수취한다. 상기 제3 매핑(27)은 외부 온도 및 상기 제산기(24)로부터 수취된 압축기의 압력 값의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 매칭시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 매칭은 예를 들면 테스트들에 의해 결정된다.
도 4에는 다른 한 실시예에 따른 상기 압축기를 제어하는 장치(1)가 예시되어 있다. 이러한 실시예는 하나의 그리고 동일한 시스템 내에 상기 압축기의 제어에 관련된 기능들, 다시 말하면 상기 증발기 온도의 조절 기능, 냉각재 압력에 관련된 안전(safety) 기능, 및 소비되는 전력의 제한 기능을 통합시키는 것을 가능하게 한다.
제2 감산기(30)는 입력부(9)로부터 수취된 증발기 온도 설정점 및 입력부(10)로부터 수취된 증발기 계측 온도 간의 차값을 출력으로서 내보낸다. 제1 PI(Proportional(비례), Integral(적분)) 조절 수단(36)은 한 입력부를 통해서 증발기 온도에 대한 미분 항(differential term)을 수취하고 한 입력부를 통해서 증발기 온도에 대한 비례 계수를 수취하며 그리고 다른 한 입력부를 통해서 증발기 온도에 대한 적분 계수를 수취한다. 상기 제2 감산기(30)에 의해 출력으로서 내보내지는 신호는 증발기 온도에 대한 미분 항으로서 사용된다. 상기 적분 계수 및 상기 비례 계수는 각각 결정, 생성 또는 저장 수단(32, 33)으로부터 수취된다. 상기 PI 조절 수단(36)은 증발기 온도의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 반송(搬送)하는 신호를 출력으로서 내보낸다. 상기 제2 감산기(30) 및 상기 PI 규제 수단(36)은 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3)에 포함된다.
제3 감산기(39)는 입력부(28)로부터 수취된 압축기의 전력 설정점 및 입력부(29)로부터 수취된 압축기의 전력 측정값 간의 차값을 출력으로서 내보낸다. 제2 PI 조절 수단(45)은 한 입력부를 통해서 압축기의 전력에 대한 미분 항을 수취하고, 한 입력부를 통해서 압축기의 전력에 대한 비례 계수를 수취하며 그리고 다른 한 입력부를 통해서 압축기의 전력에 대한 적분 계수를 수취한다. 상기 제3 감산기(39)에 의해 출력으로서 내보내진 신호는 냉각재 압력에 대한 미분 항으로서 사용된다. 상기 적분 계수 및 상기 비례 계수는 결정, 생성 또는 저장 수단(41, 43)으로부터 각각 수취된다. 제2 PI 조절 수단(45)은 또한 상기 압축기의 회전속도 한계값이라 불리는, 상기 압축기의 전력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값을 반송(搬送)하는 신호를 내보낸다. 상기 제3 감산기(39) 및 상기 제2 PI 조절 수단(45)은 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)에 포함된다.
제3 매핑(57)은 한 입력으로서 입력부(7)로부터 외부 온도를 수취하고 최대 냉각재 압력값을 출력으로서 내보낸다. 제4 감산기(48)는 상기 제3 매핑(57)으로부터 접속부(58)를 통해 수취된 최대 냉각재 압력값 및 입력부(11)로부터 수취된 계측 냉각재 압력 간의 차값을 출력으로서 내보낸다. 제3 PI 조절 수단(54)은 한 입력부를 통해서 냉각재 압력에 대한 미분 항을 수취하고, 한 입력부를 통해서 냉각재 압력에 대한 비례 계수를 수취하며 그리고 다른 한 입력을 통해서 냉각재 압력에 대한 적분 계수를 수취한다. 제4 감산기(48)에 의해 출력으로서 내보내진 신호는 냉각재 압력에 대한 미분 항으로서 사용된다. 상기 적분 계수 및 상기 비례 계수는 결정, 생성 또는 저장 수단(50, 52)으로부터 각각 수신된다.
제3 PI 조절 수단(54)은 냉각재 압력의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 반송(搬送)하는 신호를 출력으로서 내보낸다.
상기 제4 감산기(48) 및 상기 제3 PI 조절 수단(54)은 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)에 포함된다.
비교기(5)는 접속부(14)를 통해 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)으로부터 수취된 냉각제 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 접속부(12)를 통해 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)로부터 수취된 압축기의 회전속도 한계값, 접속부(13)를 통해 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3)으로부터 수취된 증발기 온도의 함수로서의 압축기의 회전속도 한계값을 입력으로서 수취한다. 상기 비교기(5)는 또한 브랜치(56)를 통해 제4 감산기(48)로부터 최대 냉각재 압력값 및 계측 냉각 압력 간의 차값을 수취하고, 브랜치(38)를 통해 제2 감산기(30)로부터 증발기 온도 설정점 및 증발기 계측 온도 간의 차값을 수취하며, 그리고 브랜치(47)를 통해 제3 감산기(39)로부터 상기 압축기의 전력 설정점 및 상기 압축기의 전력 계측 간의 차값을 수취한다.
이때, 비교기(5)는 상기 압축기의 회전속도 설정점을 결정하고 이러한 값을 출력(6)을 통해 내보낸다. 비교기(5)는 상기 제2 감산기(30)로부터 수취된 증발기 온도의 차값, 상기 제3 감산기(39)로부터 수취된 전력의 차값 및 상기 제4 감산기(48)로부터 수취된 압력의 차값의 함수로서, 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2), 상기 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3), 및 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)으로부터 수취된 속도들 중에서 상기 회전속도 설정점을 선택한다.
비교기(5)는, 상기 압력의 차값이 양(+)인 경우에 그리고 상기 전력의 차값이 양(+)인 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 증발기 온도의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 선택한다.
상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에, 비교기(5)는 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 냉각재 압력의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 선택한다.
상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에, 비교기(5)는 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 전력의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 선택한다.
상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에, 비교기(5)는 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택한다.
그 반면에, 상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에, 비교기(5)는 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 상기 전력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택한다.
상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에, 비교기(5)는 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 전력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택한다.
마지막으로, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에, 비교기(5)는 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값을 선택한다.
에어컨 시스템을 제어하는 장치는 열적 안락함을 높일 목적으로 상기 압축기의 전력 소비값을 추정하는 것을 가능하게 한다. 위의 여러 실시예들은 에어컨 시스템의 동작에 포함된 여러 물리적 매개변수들의 다소 향상된 생성에 기반한 장치들을 제작하는 것을 가능하게 한다.
Claims (21)
- 회전속도가 제어되는 전동기에 의해 구동되는 압축기 및 증발기를 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템을 제어하는 장치에 있어서, 상기 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치는,
증발기 온도 설정점 및 외부 온도의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2);
상기 압축기의 회전속도 한계값의 함수로서 상기 압축기의 회전속도 설정점을 결정하는 수단(5); 및
상기 압축기의 회전속도 설정점의 함수로서 상기 전동기의 회전속도를 제어하는 수단;
을 포함함을 특징으로 하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치. - 제1항에 있어서, 상기 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치는 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3) 및 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)을 포함하며, 상기 수단들은 자신들의 출력을 통해서 상기 압축기의 회전속도 설정점을 결정하는 수단(5)에 접속되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)은 한 입력으로서 상기 에어컨 시스템 출력의 공기 유량을 수취하며, 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)은 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점 및 상기 에어컨 시스템 출력의 공기 유량의 함수로서의 상기 압축기의 속도 한계값들의 제1 매핑을 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)은 상기 외부 온도의 함수로서의 성능 계수의 제2 매핑(21), 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점, 상기 성능 계수 및 입력으로서 수취된 에어컨 시스템 출력의 공기 유량값의 함수로서 상기 압축기의 전력을 생성하는 수단 - 상기 압축기의 전력을 생성하는 수단은 감산기(13), 승산기(15, 17), 저장 수단(18) 및 제산기(24)에 의해 형성됨 -, 및 상기 압축기의 전력 및 상기 외부 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값의 제3 매핑(27)을 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2)은, 입력으로서 수취된, 상기 압축기의 전력 계측값 및 상기 압축기의 전력 설정점 간의 차값의 함수로서의 PI 조절 기능을 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3)은 입력으로서 수취되는, 증발기 계측 온도 및 증발기 온도 설정점 간의 차값의 함수로서의 PI 조절 기능을 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치.
- 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치는 상기 외부 온도의 함수로서 최대 냉각재 압력값을 내보는 것이 가능한 제4 매핑(57)을 포함하며, 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)은 계측 냉각재 압력 및 최대 냉각재 압력값 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기를 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치.
- 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 설정점을 결정하는 수단(5)은 상기 압축기의 회전속도 한계값을 생성하는 수단(2), 상기 증발기 온도의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(3) 및 상기 압력의 함수로서 회전속도 한계값을 생성하는 수단(4)의 입력 신호들 간의 차값을 입력으로서 또 수신하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 장치.
- 회전속도가 제어되는 전동기에 의해 구동되는 압축기 및 증발기를 포함하는, 차량에 설치된 에어컨 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 설정점은 외부 온도 및 증발기 온도 설정점의 함수로서 생성되며, 상기 전동기는 상기 압축기의 회전속도 설정점의 함수로서 종속되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 한계값, 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값이 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 압축기의 최대 속도들의 매핑의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값은 입력들로서 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점 및 상기 에어컨 시스템 출력의 공기 유량을 가지고 생성되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 압축기의 전력은 상기 외부 온도, 상기 증발기 온도 설정점, 및 상기 압축기 출력의 공기 유량의 함수로서 생성되며, 상기 압축기의 회전 속도 한계값은 상기 외부 온도 및 상기 압축기의 전력의 비교의 함수로서 생성되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 한계값은 입력으로서 수취되는, 상기 압축기의 전력 계측값 및 상기 압축기의 전력 설정점 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기에 의해 생성되고,
상기 압축기의 회전속도 한계값은 입력으로서 수취된, 증발기 온도 설정점 및 증발기 계측 온도 간의 차값의 함수로서의 PI 조절기에 의해 상기 증발기 온도의 함수로서 생성되며,
최대 냉각재 압력값은 상기 외부 온도의 함수로서 결정되고,
상기 압축기의 회전속도 한계값은 계측 냉각재 압력 및 최대 냉각재 압력값 간의 차값의 함수로서의 PID 조절기에 의해 상기 냉각재 압력의 함수로서 생성되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법. - 제13항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 설정점은 상기 증발기 온도 설정점 및 상기 증발기 계측 온도 간의 차값, 상기 압축기의 전력 설정점 및 상기 압축기의 계측 전력 간의 차값, 및 상기 최대 냉각재 압력값 및 상기 계측 냉각재 압력 간의 차값의 함수로서, 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 및 상기 전력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중에서 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값은, 상기 압력의 차값이 양(+)인 경우에 그리고 상기 전력의 차값이 양(+)인 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값은, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값은, 상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값은, 상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 영(zero)에 근접한 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제14항 및 제15항 중 어느 한 한 항에 있어서, 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값, 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 냉각재 압력의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값은, 상기 전력의 차값이 음(-)인 경우에, 상기 압력의 차값이 음(-)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
- 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기의 회전속도 한계값 및 상기 증발기 온도의 함수로서의 상기 압축기의 회전속도 한계값 중의 최소값은, 상기 전력의 차값이 양(+)인 경우에 그리고 상기 증발기 온도의 차값이 양(+)인 경우에 상기 압축기의 회전속도 설정점에 대하여 선택되는, 차량에 설치된 에어컨 시스템의 제어 방법.
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