KR20100041254A

KR20100041254A - 공조 제어 방법

Info

Publication number: KR20100041254A
Application number: KR1020080100356A
Authority: KR
Inventors: 김광민
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2010-04-22

Abstract

본 발명은 공조 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 공조 제어 방법은 난방 제어 시 피티씨 히터 구동 조건을 판단하는 과정과, 상기 피티씨 히터 구동 조건에 따라 피티씨 히터 구동을 위한 PWM(Pulse-width modulation) 신호의 듀티(duty)를 제어하여 출력하는 과정을 포함한다.

본 발명은 피티씨 히터의 전류 블랙홀 현상을 방지하는 효과가 있다.

공조 제어, 히터, PTC

Description

공조 제어 방법{Method for controlling car air-conditioner}

본 발명은 공조 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피티씨 히터를 사용한 차량 난방 제어 시 피티씨 히터의 전류 블랙홀 현상을 방지할 수 있는 공조 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 공조장치는 환기장치, 냉난방장치 등으로 구성되며, 여러 가지 기후나 주행조건에서도 승차원에게 쾌적한 환경을 만들어주고, 유리창의 흐림과 서리 등을 제거하여 운전자의 시계를 확보하고 안전한 운전을 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

특히, 공조 장치 중 난방 장치는 엔진에서 나오는 고온의 냉각수가 히터 코어를 지나 다시 엔진으로 귀환하는 순환 중에 히터 코어를 통과하는 공기를 히터 코어 내부를 흐르는 고온의 냉각수와 열교환시켜 고온으로 상승시키고, 이 고온의 공기를 실에 공급함으로써 실내를 난방하는 것이다.

그런데, 가솔린을 연료로 하는 차량의 경우 엔진 시동 후 가열된 엔진을 통해 냉각수온이 금방 상승하여 난방에 무리가 없으나, 디젤을 연료로 하는 차량의 경우 엔진벽이 두꺼워서 냉각수온의 상승 시간이 증가되는 문제점이 있었다.

이에, 디젤 차량의 경우 도 1과 같은 피티씨 히터(Positive Thermister Coefficient Heater, 10)를 구비하여 냉각수온이 상승하기 전 1시간 정도는 티피씨 히터(10)를 통해 난방을 제공한다.

도 2는 종래의 티피씨 히터를 이용한 공조 제어 시스템의 내부 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 공조 제어 시스템은 피티씨 히터(10), 릴레이부(20), 엔진제어유닛(Engine Control Unit;ECU, 30), 피티씨 히터 제어부(40)를 구비한다.

피티씨 히터(10)는 도 1과 같이 1~3단으로 구성되어 1단부터 순차적으로 3단까지 계단식으로 발열되고, 릴레이부(20)는 피티씨 히터(10)의 1~3단(11~13)의 구동제어를 수행한다.

엔진제어유닛(30)은 자동차의 배터리 전압이 피티씨 제어모듈(40)에 인가되도록 제어하며 피티씨 히터 제어부(40)는 배터리의 전압 변동에 따라 릴레이 R1, R2, R3을 통해 피티씨 히터(10)의 1단 내지 3단(11~13)의 제어를 수행한다.

이하, 도 2를 참조하여 종래의 피티씨 히터를 이용한 공조 제어 방법을 설명하면 아래와 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 시동을 걸고 난방시스템을 구동시키면(S10), 피티씨 히터 제어부(10)에 피티씨 온 시그널(On Signal)이 입력된다(S20).

이 상태에서, 15초간의 지연시간 후에(S30), 릴레이 R1, R2의 온동작에 의해 피티씨 히터(10)의 1, 2단(11, 12)이 작동한다(S40).

그 후, 15초가 다시 경과하면(S50), 엔진 제어 유닛(30)은 피티씨 히터(10)에 입력되는 배터리 전압이 12.2V보다 높은지를 판단하여(S60), 높은 경우 릴레이 R3을 온시켜 피티씨 히터(100)의 3단(13)을 동작시킨다(S70).

이처럼 피티씨 히터(10)의 1~3단이 모두 동작되는 상태에서 엔진 제어 유닛(30)은 피티씨 히터(10)에 입력되는 배터리 전압이 11.5V보다 낮은지를 판단하여(S80), 낮은 경우 릴레이 R3를 오프시키고(S90), 상기 과정 S50~S80을 반복수행하여 릴레이 R2, R1을 순차적으로 오프시킨다.

이와같이, 종래의 피티씨 히터를 이용한 차량 공조 제어 방법은 통상적으로 배터리 전압 레벨에 따라 피티씨 히터를 온/오프(On/Off)하게 되는데, 피티씨 히터의 온/오프시 배터리 전압이 급격하게 변동되고, 고용량의 피티씨 히터를 온(On)시킨 상태로 계속 사용할 경우, 배터리 전압이 급격하게 떨어져 배터리의 부하가 커지게 된다.

이 때문에, 과부하로 알터네이터가 소손되거나 배터리가 방전되는 현상을 초래하게 되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점은 고용량의 피티씨 히터를 요구하는 고급 차량의 경우 더 심각하고, 피티씨 히터 사용시 전류 블랙홀 현상으로 타 전장품에 악영향을 줄 수 있다.

또한, 종래의 피티씨 히터를 이용한 공조 제어 방법은 냉각수온이 엔진에 의해 상승되어 일정 온도이상 되더라도 피티씨 히터를 일정 시간(1시간) 동안 무조건 구동하게 되어 있어, 불필요하게 전압을 소모하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고용량의 피티씨 히터를 사용하되, 냉각수온도, 배터리 전압 레벨, 풀가동 시간, 외기온, 엔진 과부하 상태 등을 고려하여 피티씨 히터를 구동시킴으로써 피티씨 히터로 인한 전류 블랙홀 현상을 방지하도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공조 제어 방법은 난방 제어 시 피티씨 히터 구동 조건을 판단하는 과정과, 상기 피티씨 히터 구동 조건에 따라 피티씨 히터 구동을 위한 PWM(Pulse-width modulation) 신호의 듀티(duty)를 제어하여 출력하는 과정을 포함한다.

또한, 상기 피티씨 히터 구동 조건은 냉각수온, 배터리 전압, 상기 피티씨 히터의 풀가동 시간, 외기온 및 엔진 과열 여부 상태의 조합중 선택된 하나임을 특징으로 한다.

또한, 상기 피티씨 히터 구동 조건을 판단하는 과정은, 상기 피티씨 히터 구동 조건 중 냉각수온이 일정 온도 이하인지, 배터리 전압이 일정 전압 이상인지, 피티씨 히터의 풀가동 시간이 일정 시간 이하인지, 상기 외기온이 일정 온도 이하인지 상기 엔진이 과열상태인지를 판단한다.

또한, 상기 PWM 신호의 듀티를 제어하여 출력하는 과정은, 상기 피티씨 히터 구동 조건 중 냉각수온이 일정 온도 이하이고, 배터리 전압이 일정 전압 이상이며, 피티씨 히터의 풀가동 시간이 일정 시간 이하이고, 상기 외기온이 일정 온도 이하이고 상기 엔진이 과열상태가 아닌 경우 상기 PWM 신호의 듀티를 증가시키고, 상기 냉각수온이 일정 온도를 초과하고, 상기 배터리 전압이 일정 전압 미만이며, 상기 피티씨 히터의 풀가동 시간이 일정 시간을 초과하고 상기 외기온이 일정 온도를 초과하고 상기 엔진이 과열 상태인 경우 상기 PWM 신호의 듀티를 감소시킨다.

또한, 상기 PWM 신호의 듀티를 감소시키는 경우, 상기 PWM 신호의 듀티가 일정 수치 이하인 경우 상기 PWM 신호의 듀티를 감소시키지 않고 상기 피티씨 히터의 구동을 중지시킨다.

상기와 같이 본 발명은 피티씨 히터의 전류 블랙홀 현상을 방지하는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 공조 제어 방법을 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어를 수행하기 위한 시스템의 내부 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템은 엔진제어기(100), 외기온 센서(300), 냉각수온 센서(300), 피티씨 히터 제어부(400), 배터리(500), 피티씨 히터(600) 및 엔진 제어 유닛(700)을 포함한다.

엔진제어기(100)는 엔진 상태를 체크하고, 외기온 센서(300)는 외기온을 감 지하고, 냉각수온 센서(300)는 냉각수의 온도를 감지한다.

피티씨 히터 제어부(400)는 피티씨 히터(600)의 구동을 제어하기 위한 PWM(Pulse-width modulation) 신호를 출력한다.

또한, 피티씨 히터 제어부(400)는 엔진제어기(100), 외기온 센서(300), 냉각수온 센서(300), 배터리(500)로부터 엔진 상태 정보, 외기온 정보, 냉각수온 정보, 배터리 전압레벨 정보를 수신하여, 엔진 제어 유닛(700)으로부터 난방 제어 명령을 받으면, 냉각수온이 일정 온도 이하인지, 배터리 전압이 일정 레벨 이상인지, 피티씨 히터(600)를 일정 시간 일정시간 이상 풀가동 하였는지, 외기온이 일정 온도 이하인지, 엔진이 과열 상태인지 등을 체크하여 PWM 신호의 듀티(duty)를 제어하여 출력한다.

피티씨 히터(600)는 피티씨 히터 제어부(400)의 제어에 따라 발열되어 난방을 제공한다.

엔진 제어 유닛(700)은 사용자로부터 난방 제어 요청을 받으면 피티씨 히터 제어부(400)로 난방 제어 명령을 전송한다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 공조 제어 방법을 구체적으로 설명한다.

먼저, 엔진 제어 유닛(700)은 난방 제어 요청이 발생하였는지를 체크하여 난방 제어 명령을 피티씨 히터 제어부(400)로 전송한다(S101).

이에, 피티씨 히터 제어부(400)는 냉각수온이 일정 온도 이하인지를 체크하고(S102), 냉각수온이 일정온도를 초과한 경우 PWM 신호의 듀티(duty) 감소가 가능 한 상태인지를 체크한다(S109).

그 후, 듀티 감소가 가능한 경우 피티씨 히터(600) 구동을 위한 PWM 신호의 듀티를 감소시키고(S110), 듀티 감소가 불가능한 상태인 경우 피티씨 히터 구동을 중지시킨다(S111).

한편, 냉각수온이 일정온도 이하인 경우에는 배터리 전압이 일정 전압 이하인지를 체크한다(S103). 이때, 듀티 감소가 가능한 상태란 PWM 신호의 듀티가 일정치 이상인 경우를 나타낸다.

이에, 피티씨 히터 제어부(400)는 배터리 전압이 일정 레벨 이하인지를 체크하여(S103), 배터리 전압이 일정 레벨 이하인 경우 상기 과정 S109 내지 S111을 수행하고, 배터리 전압이 일정 레벨을 초과하는 경우 피티씨 히터(600)의 풀가동 시간이 일정 시간 이상 지속되었는지를 판단한다(S104).

상기 과정 S104의 판단결과, 피티씨 히터(600)의 풀가동 시간이 일정 시간 이상 지속된 경우 피티씨 히터 제어부(400)는 피티씨 히터(600)의 과부하를 방지하기 위해 상기 과정 S109 내지 S111을 수행하고, 피티씨 히터(600)의 풀가동 시간이 일정 시간 미만인 경우 외기온이 일정 온도 이하인지를 판단한다(S105).

상기 과정 S105의 판단 결과, 외기온이 일정 온도를 초과하는 경우 피티씨 히터 제어부(400)는 상기 과정 S109 내지 S111을 수행하고, 외기온이 일정 온도 이하인 경우 엔진이 과열 상태인지를 판단한다(S106).

상기 과정 S106의 판단결과, 엔진이 과열 상태인 경우 피티씨 히터 제어부(400)는 상기 과정 S109 내지 S111을 수행하고, 엔진이 과열 상태가 아닌 경우 피티씨 히터(600) 구동을 위한 PWM 신호의 듀티를 증가시킨다(S107).

이에, 피티씨 히터(600)는 증가된 듀티를 갖는 PWM 신호에 따라 구동한다(S108). 한편, 상기 과정 S110에서 듀티를 감소시킨 경우에 감소된 듀티를 갖는 PWM 신호에 따라 피티씨 히터(600)가 구동한다(S108).

이와같이, PWM 신호의 듀티의 증감에 따라 피티씨 히터(600)가 도 6과 같이 리니어(liner)하게 구동된다. 즉, 종래와 같은 계단식(1~3단)이 아닌 선형식으로 피티씨 히터(600)의 발열이 제어되게 된다.

또한, 본 발명은 냉각수온, 외기온, 배터리 전압레벨, 풀가동 시간, 엔진 과열 상태 등을 모두 고려하여 피티씨 히터(600)의 구동을 제어함으로써 불필요한 피티씨 히터(600)의 구동을 방지하여 피티씨 히터의 전류 블랙홀 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 히터의 외형을 나타내는 도면.

도 2는 종래의 공조 제어 시스템의 내부 구성도.

도 3은 종래의 공조 제어 방법을 나타내는 순서도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어를 수행하기 위한 시스템의 내부 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 공조 제어 방법을 나타내는 순서도.

도 6은 본 발명에 따른 공조 제어 시 조건별 파워 특성을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

40, 400 : 피티씨 히터 제어부 30, 700 : 엔진 제어 유닛

10, 600 : 피티씨 히터 20 : 릴레이부

100 : 엔진제어기 200 : 외기온 센서

300 : 냉각수온 센서 500 : 배터리

Claims

난방 제어 시 피티씨 히터 구동 조건을 판단하는 과정; 및

상기 피티씨 히터 구동 조건에 따라 피티씨 히터 구동을 위한 PWM(Pulse-width modulation) 신호의 듀티(duty)를 제어하여 출력하는 과정

을 포함하는 공조 제어 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 피티씨 히터 구동 조건은 냉각수온, 배터리 전압, 상기 피티씨 히터의 풀가동 시간, 외기온 및 엔진 과열 여부 상태의 조합중 선택된 하나인 공조 제어 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 피티씨 히터 구동 조건을 판단하는 과정은,

상기 피티씨 히터 구동 조건 중 냉각수온이 일정 온도 이하인지, 배터리 전압이 일정 전압 이상인지, 피티씨 히터의 풀가동 시간이 일정 시간 이하인지, 상기 외기온이 일정 온도 이하인지 상기 엔진이 과열상태인지를 판단하는 공조 제어 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 PWM 신호의 듀티를 제어하여 출력하는 과정은,

상기 피티씨 히터 구동 조건 중 냉각수온이 일정 온도 이하이고, 배터리 전압이 일정 전압 이상이며, 피티씨 히터의 풀가동 시간이 일정 시간 이하이고, 상기 외기온이 일정 온도 이하이고 상기 엔진이 과열상태가 아닌 경우 상기 PWM 신호의 듀티를 증가시키고,

상기 냉각수온이 일정 온도를 초과하고, 상기 배터리 전압이 일정 전압 미만이며, 상기 피티씨 히터의 풀가동 시간이 일정 시간을 초과하고 상기 외기온이 일정 온도를 초과하고 상기 엔진이 과열 상태인 경우 상기 PWM 신호의 듀티를 감소시키는 공조 제어 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 PWM 신호의 듀티를 감소시키는 경우, 상기 PWM 신호의 듀티가 일정 수치 이하인 경우 상기 PWM 신호의 듀티를 감소시키지 않고 상기 피티씨 히터의 구동을 중지시키는 공조 제어 방법.