KR100380096B1 - 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것으로, 상기 장치는, 하이브리드 전기자동차에서 엔진제어를 수행하는 ECU와; 상기 ECU의 제어신호에 의해 전기적으로 온/오프 조작되어 배터리의 방전전력을 출력하거나 차단시키는 엔진 온/오프 스위치와; 상기 엔진 온/오프 스위치의 스위칭 상태에 따라 유로내 유압을 공급하는 유압전동펌프와; 선택적으로 개폐되어 상기 유압전동펌프에서 공급되는 유압을 진공펌프로 공급하거나 차단하는 유압밸브와; 상기 유압밸브의 개폐에 따라 가변되는 유압으로 구동되어지는 진공펌프와; 상기 ECU의 제어신호에 따라 엔진, 상기 유압전동펌프, 또는 상기 진공펌프에 의해 구동되어 에어컨 냉매를 압축 냉각시키는 에어컨 압축기를 포함하여 이루어져, 엔진이 정지된 상태로 운전되는 경우에도 배터리 전원으로 에어컨 압축기를 가동하고 단시간 냉각시 진공펌프의 압력으로 에어컨 압축기를 작동시킴으로써 에어컨 작동에 따른 배터리의 과다방전을 방지하고 냉방의 효율을 증대시킬 수 있다.

Description

하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치 및 그 제어방법 {AIR CONDITIONER OPERATING SYSTEM IN HYBRID ELECTRICAL VEHICLE AND CONTROL METHOD OF THE SYSTEM}
본 발명은 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상용 하이브리드 차량이 엔진이 정지된 하이브리드 모드로 주행하는 경우에 엔진 제어 유니트가 유압전동모터를 구동시켜 에어컨을 효율적으로 작동시키기 위한 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 연료의 연소열을 기계적 에너지로 변환시켜 출력하기 위한 엔진과, 외부의 전원으로부터 공급받은 전력으로 트랙션 모터를 구비한다. 즉, 엔진과 모터를 함께 구비하고 있다.
하이브리드 차량의 주요한 특징은 부하영역에 따라 엔진만으로 주행하거나 배터리의 방전 전력만으로 주행할 수 있으며, 고부하가 인가되는 경우에는 엔진의 출력과 배터리의 방전전력을 함께 적용할 수도 있다.
그래서 상용의 하이브리드 차량은 일반주행 모드에서 엔진에서 발생된 동력으로 제너레이터가 구동되어 전력을 생성하고, 상기 생성된 전력이 트랙션 모터에 인가되어 그 회전력이 구동륜으로 전달된다.
더불어 차량이 하이브리드 모드로 운용되는 경우에 엔진은 정지되고 순수한 배터리의 방전 전력만으로 트랙션 모터가 구동된다. 하이브리드 모드로 운전되면 엔진은 정지상태로 유지되고 배터리의 방전이 지속되지만, 배터리는 외부로부터의 충전전력을 인가받지 못하므로 하이브리드 모드로 운전이 지속될 수 있는 시간은 한계가 있다. 이에 따라 배터리의 충방전 상태를 감지하고 그 결과에 따라 부하영역과는 별도로 엔진을 기동시켜 배터리를 충전시키도록 하기도 한다.
한편, 에어컨은 냉매를 압축 냉각시키기 위한 압축기를 구비하여 압축된 냉매의 확산에 따른 기화열을 이용하여 차실 등을 냉각시키게 되며, 이러한 압축기를 구동시키기 위한 동력은 엔진에 의해 공급된다.
그런데 하이브리드 모드 주행시 엔진이 정지되기 때문에 여름철 에어컨 작동이 문제된다.
즉, 일반주행 모드에서 에어컨 압축기는 크랭크 및 에어컨 플리의 벨트에 의해 구동되도록 되어 있어, 엔진이 정지하는 하이브리드 모드에서는 에어컨 압축기로 동력이 전달되지 않아 차실의 냉각이 불가하게 되는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 상용 하이브리드 차량이 엔진이 정지된 하이브리드 모드로 주행하는 경우에 엔진 제어 유니트가 유압전동모터를 구동시켜 에어컨을 효율적으로 작동시킬 수 있는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치와, 상기 장치에 적용되는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 제어방법을 제공하는 데 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 블록도.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 제어방법의 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
111 : 엔진 112 : 제너레이터
113 : 배터리 충전단 114 : 트랙션 모터
115 : 트랜스 액슬 116 : 구동륜
121 : ECU 122 : 엔진 온/오프 스위치
123 : 유압전동펌프 124 : 오일탱크
125 : 유압밸브 126 : 진공펌프
127 : 에어컨 압축기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치는, 하이브리드 전기자동차에서 엔진제어를 수행하는 ECU와; 상기 ECU의 제어신호에 의해 전기적으로 온/오프 조작되어 배터리의 방전전력을 출력하거나 차단시키는 엔진 온/오프 스위치와; 상기 엔진 온/오프 스위치의 스위칭 상태에 따라 유로내 유압을 공급하는 유압전동펌프와; 선택적으로 개폐되어 상기 유압전동펌프에서 공급되는 유압을 진공펌프로 공급하거나 차단하는 유압밸브와; 상기 유압밸브의 개폐에 따라 가변되는 유압으로 구동되어지는 진공펌프와; 상기 ECU의 제어신호에 따라 엔진, 상기 유압전동펌프, 또는 상기 진공펌프에 의해 구동되어 에어컨 냉매를 압축 냉각시키는 에어컨 압축기를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 제어방법은, 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치가 장착된 차량에서 에어컨 작동이 요구되면, ECU가 엔진 구동 여부를 판단하는 단계와; 상기 엔진 구동 여부 판단의 결과 엔진 구동 상태가 아닌 것으로 판정되면, ECU는 엔진 온/오프 스위치를 작동시키고 배터리의 충전전력을 유압전동펌프로 인가하여 에어컨 압축기를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 블록도이다.
도1에 따르면, 본 발명은 주행모드에 따라 동작하게 되는 엔진(111)과, 엔진(111)의 출력으로 구동되어 전력을 생성하는 제너레이터(112)와, 제너레이터(112)의 출력전력으로 충전되는 배터리와, 배터리의 방전 전력으로 구동되는 트랙션 모터(114)와, 트랙션 모터(11)의 회전에 연동하여 회전하는 트랜스 액슬(115) 및 구동륜(116)을 포함하는 하이브리드 자동차에 적용된다.
여기서 배터리는 제너레이터(112)의 출력전력을 적정하게 조정하여 충전이이루어지도록 하기 위한 제반 기능부를 구비한 배터리 충전단(113)에 포함된다. 배터리 충전단(113)의 상세 구성은 본 발명을 한정하는 것이 아니므로, 이하에서는 배터리로 통칭하기로 한다.
그리고 본 발명은 차량의 주행 조건을 비롯하여 엔진의 운전에 관련된 정보를 검출하여 그 정보를 근거로 엔진의 작동상태를 제어하는 엔진 제어수단을 구비한다. 엔진 제어수단은 일반적인 ECU(121)로 구현될 수 있다.
더불어 본 발명은 차량의 주행 조건에 따르는 ECU(121)의 제어신호에 의해 전기적으로 온/오프 조작되는 엔진 온/오프 스위치(122)와, 엔진 온/오프 스위치(122)의 스위칭 상태에 따라 오일탱크(124)를 비롯한 유로내 유압을 공급하는 유압전동펌프(123)와, 유압전동펌프(123)에서 공급되는 유압을 진공펌프로 공급하거나 차단하는 유압밸브(125)와, 유압밸브(125)의 개폐에 따라 가변되는 유압으로 구동되는 진공펌프(126)와, 에어컨 압축기(127)를 포함하여 이루어진다.
에어컨 압축기(127)의 경우, 일반주행 모드에서는 엔진(111)의 동력으로 직접 구동되고 하이브리드 모드에서는 유압전동펌프(123)로 구동된다. 이때 유압전동펌프(123)는 유압탱크(124)내 보유된 유량을 유로내로 공급하기 위한 펌프를 비롯하여 전기동력에 따라 해당 펌프를 구동하기 위한 모터를 포함한다. 그래서 유압전동펌프(123)내 모터의 회전력은 엔진이 정지된 상태에서 ECU(121)의 제어신호에 따라 에어컨 압축기(127)로 공급된다.
또한, 차실의 단시간 냉각을 요하는 경우에는 진공펌프(126)가 동작하여 에어컨 압축기(127)를 구동시킴으로써 냉매의 압축이 이루어지도록 한다. 이때 에어컨 압축기(127)의 냉매 압축시간은 진공펌프(126)내 보유된 압력에 따라 결정된다. 예를 들어, 차실의 목표온도와 현재온도간의 차이가 크지 않을 경우에는 소량의 냉매를 압축시켜 목표온도를 달성할 수 있으므로, 상기 온도 차이에 근거하여 소량의 냉매만을 압축하고자 하는 경우에 ECU(121)는 진공펌프(126)를 구동시키게 된다.
따라서 장시간의 압축 냉각을 요하는 경우에는 유압전동모터(123)의 동력으로 에어컨 압축기(127)가 직접 구동될 수 있도록 한다.
더불어 유로내의 유압은 유압전동펌프(123)에 의해 제어되므로, 유압밸브(125)는 단지 진공펌프(126)로 공급된 유압이 역류하지 않도록 하는 정도의 기능을 달성할 수 있는 것을 적용할 수 있다. 바람직하게는 유압밸브(125)는 역류 방지용 플로팅 밸브(125)를 적용한다.
이상 설명한 바와 같은 에어컨 구동장치에 적용되는 하이브리드 자동차의 에어컨 구동장치 제어방법을 설명한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 에어컨 구동장치 제어방법의 순서도이다.
도2에 따르면, 도1에 도시된 바와 같은 에어컨 구동장치가 장착된 차량에서 에어컨 작동이 요구되는 경우에 본 발명에 따른 에어컨 구동장치 제어방법이 개시된다. 이때의 에어컨 작동요구는 운전자가 클러스터의 에어컨 스위치를 온으로 전환시키는 등의 조작에 의해 실현되며, 그 요구의 발생여부는 ECU(121)에 의해 감지된다(S210).
에어컨 작동요구가 발생하면, ECU(121)는 엔진 구동 조건에 해당하는지 여부를 판정한다. 즉, 차량이 일반주행 모드로 운전되고 있는지 아니면 하이브리드 모드로 운전되고 있는지를 판정하는 것이다(S220).
단계 S220의 판정 결과로 엔진 구동이 확인되면, ECU(121)는 설정된 맵을 검색하여 차실의 현재 온도와 목표온도간의 차이에 따른 압축시간 등을 산정하고, 상기 산정된 압축시간동안 크랭크 및 플리가 작동되어 에어컨 압축기(127)가 구동되도록 제어한다(S230, S240).
한편, 단계 S220에서 엔진 구동에 해당되지 않는 것으로 확인되면, ECU(121)는 엔진의 정지를 감지한 후 엔진 온/오프 스위치(123)를 작동시킨다. 이때의 스위칭은 오프로의 전환을 지시한다(S241).
단계 S241이 수행된 후, ECU(121)는 목표온도와 현재 온도를 이용하여 단시간 냉각을 수행할 것인지 여부를 판단한다(S242).
단계 S242에서 단시간 냉각이 요구되는 경우, ECU(121)는 진공펌프(126)를 구동시키게 된다(S243).
단계 S242에서 단시간 냉각이 요구되지 않는 경우(즉, 장시간 냉각이 요구되는 경우), ECU(121)는 유압전동펌프(123)를 구동시키게 된다.
여기서 단계 S242 내지 S244에서 냉각시간의 장단 판정은 ECU(121)내에 설정된 맵을 근거로 특정의 기준시간을 설정한 후, 상기 기준 시간과 목표온도에 도달하기까지의 냉각시간을 대소 비교함으로써 이루어질 수 있다.
그래서 단계 S243 또는 단계 S244가 수행된 후에는 에어컨 압축기(127)가 구동되며, 에어컨 압축기(127)의 작동시간은 ECU(121)의 제어에 따른다(S245).
이러한 방식으로 S231 또는 S245가 수행되면 차실이 냉각된다(S250).
이상 설명한 본 발명의 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치 및 그 제어방법에 따르면, 하이브리드 모드 등에서 엔진이 정지된 상태로 운전되는 경우에도 에어컨 압축기는 배터리 전원으로 가동되어 냉방이 안정적으로 이루어지도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단시간의 냉각을 요하는 경우와 장시간의 냉각을 요하는 경우를 구분하여 단시간 냉각시 진공펌프의 압력으로 에어컨 압축기를 작동시킴으로써 에어컨 작동에 따른 배터리의 과다방전을 방지하고 냉방의 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (7)

  1. 하이브리드 전기자동차에서 엔진제어를 수행하는 ECU와,
    상기 ECU의 제어신호에 의해 전기적으로 온/오프 조작되어 배터리의 방전전력을 출력하거나 차단시키는 엔진 온/오프 스위치와;
    상기 엔진 온/오프 스위치의 스위칭 상태에 따라 유로내 유압을 공급하는 유압전동펌프와;
    선택적으로 개폐되어 상기 유압전동펌프에서 공급되는 유압을 진공펌프로 공급하거나 차단하는 유압밸브와;
    상기 유압밸브의 개폐에 따라 가변되는 유압으로 구동되어지는 진공펌프와;
    상기 ECU의 제어신호에 따라 엔진, 상기 유압전동펌프, 또는 상기 진공펌프에 의해 구동되어 에어컨 냉매를 압축 냉각시키는 에어컨 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유압밸브는,
    상기 진공펌프로 공급된 유압이 역류하지 않도록 하기 위한 역류 방지용 플로팅 밸브인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 에어컨 압축기는,
    엔진이 정지된 상태에서 상기 ECU의 제어신호가 인가되는 경우에 전기 동력으로 구동되는 모터와;
    상기 모터에 의해 구동되어 유압탱크내 보유된 유량을 유로내로 공급하는 유압펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치.
  4. (a) 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치가 장착된 차량에서 에어컨 작동이 요구되면, ECU가 엔진 구동 여부를 판단하는 단계와;
    (b) 상기 엔진 구동 여부 판단의 결과 엔진 구동 상태가 아닌 것으로 판정되면, ECU는 엔진 온/오프 스위치를 작동시키고 배터리의 충전전력을 유압전동펌프로 인가하여 에어컨 압축기를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 ECU는,
    엔진 온/오프 스위치를 작동시킬 때 차실의 냉각 목표온도와 현재 온도를 설정된 맵에서 검색하고, 상기 목표온도로의 냉각에 소요되는 에어컨 압축기의 작동 예정시간을 산정하며, 상기 산정된 에어컨 압축기 작동 예정시간이 설정된 기준시간을 초과하는 경우에 유압전동펌프로 배터리의 충전전력이 공급되도록 하여 상기 작동 예정시간만큼 에어컨 압축기가 냉매를 압축시키도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 ECU는,
    상기 에어컨 압축기 작동 예정시간이 상기 기준시간을 초과하지 않는 경우에 진공펌프내 유압을 형성하여 상기 작동 예정시간만큼 에어컨 압축기가 냉매를 압축시키도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 제어방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 엔진 구동 상태인 것으로 판정되는 경우,
    크랭크 및 에어컨 플리간에 동력 전달이 이루어져 에어컨 압축기가 구동되도록 하고, ECU는 차실의 냉각 목표온도와 현재 온도를 설정된 맵에서 검색하여 에어컨 압축기의 작동 예정시간을 산출하며, 상기 산출된 작동 예정시간만큼 상기 에어컨 압축기가 작동되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에어컨 구동장치의 제어방법.
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