KR100747184B1

KR100747184B1 - 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상제어방법

Info

Publication number: KR100747184B1
Application number: KR1020050122033A
Authority: KR
Inventors: 한권희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-08-07
Also published as: KR20070062234A

Abstract

본 발명은 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법에 관한 것으로, 에어컨 스위치가 온되면 FATC 제어기에서 에어컨 클러치 토크를 계산한 후, 그 결과를 엔진 제어기로 전송하는 1단계와, 상기 엔진 제어기에서 상기 전송되는 에어컨 클러치 토크에 상응하여 엔진 토크를 증대시키는 2단계와, 상기 엔진 토크가 증대된 후, 에어컨 클러치를 붙임과 아울러 목표 아이들 회전수를 중심으로 요동하지 않는 일정 범위 내에 엔진 회전수가 검출되면, 상기 FATC 제어기에서 사판 제어를 수행하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따르면 FATC 제어기와 엔진 제어기가 상호 연동하여 클러치 토크를 보상함으로써 엔진 회전수의 안정성을 확보할 수 있게 되어 운전자의 감성을 보다 편하게 유지할 수 있게 된다.

FATC 제어기, 엔진 제어기, 사판 제어, 가변 에어컨, 토크 보상

Description

외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법 {Method for compensating torque of engine controller for external control variable air-conditioner}

도 1 및 도 2는 종래의 고정식 에어컨의 토크 제어에 대한 실시예를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 적용되는 FATC 제어기와 엔진 제어기가 연동되는 실시예를 나타낸 도면,

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : FATC 제어기 20 : 엔진 제어기

30 : 사판

본 발명은 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 제어 가변 에어컨을 제어하는 FATC (Fully Automatic Temperature Control) 제어기와 엔진 제어기가 상호 연동하여, 클러치의 토크를 보상하는 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는, 종래의 고정식 에어컨의 토크 제어에 대한 실시예를 나타낸 것으로, 고정식 에어컨의 토크는 일반적으로 f(엔진 회전수)로 정량화할 수 있는 데, 이것은 실제 에어컨 클러치 토크는 일정하지만 엔진 토크는 엔진 회전수에 따라 달라지기 때문에 같은 클러치 토크 량이라도 엔진 회전수에 따라 보상되어야 할 토크 량이 다르기 때문이다.

예를 들어, 도 1의 A 지점에서 운전자가 에어컨의 스위치를 온시키는 경우(S1), A-B 지점 구간에서 에어컨 클러치가 정지상태가 되기 때문에 클러치를 붙일 때 부하 토크로서 크게 작용하므로 엔진 회전수가 떨어지는 현상이 발생하게 되며, 이것은 운전자의 감성을 크게 악화시키게 되므로, 에어컨 클러치를 붙이기 이전에 엔진 토크를 먼저 높인다.

즉, 클러치 부하 토크와 정적 마찰력 토크의 합을 계산하고(S2), 피드포워드 보상에 의해 공기량 증가시켜 엔진 토크를 증가시키며(S3), B 지점에서 엔진 제어기가 에어컨 클러치를 붙인다(S4).

그리고, B-C 지점 구간에서 클러치를 붙이면서 발생된 엔진 회전수의 요동은 엔진 회전수의 피드백 제어에 의해 목표 아이들 회전수로 맞춰지며(S5), C 지점에서 운전자가 에어컨을 오프시키면, C-D 지점 구간에서 엔진 제어기는 에어컨 클러치의 부하 토크를 영(Zero)으로 하여 엔진 토크를 내리며, D 지점에서 일정량만큼 엔진 토크가 떨어지면 에어컨 클러치를 떨어뜨린다.

한편, 최근 대다수의 차량에 장착되고 있는 외부 제어 가변 에어컨은 운전자가 목표 온도를 설정하여 에어컨을 온시키면 에어컨을 제어하는 FATC 제어기가 현재의 차량 상태에 맞춰 냉매압 및 블로워의 세기를 임의로 조정하여 설정된 실내 온도를 자동으로 맞춰주는 공조시스템이다.

운전자 측면에서 볼 때 이런 시스템은 운전시의 안전성, 편의성, 연비 측면을 고려해 보면 매우 효과적인 장치임이 분명하지만, 에어컨이 자체적으로 내부의 사판을 제어하기 때문에 압축기의 압력을 조정하게 되면 엔진 측면에서 볼 때 부하 토크로 작용하는 에어컨 클러치의 토크가 가변된다.

차량이 아이들 상태에 있는 경우 엔진 제어기는 엔진에 작용하는 부하토크를 테이블 값으로 가지고 있으면서 피드포워드 방식으로 토크를 제어하고, 이에 의한 엔진 회전수의 변화를 세부적으로 조정하기 위해 PID 보상 로직으로 가지고 있다.

에어컨 클러치 토크도 현재의 엔진 제어기에서는 피드포워드 방식으로 제어하게 되는데 가변 에어컨과 같이 에어컨 클러치 토크가 가변되면에는 테이블에 의해 토크 값을 가지고 있지 못하므로, 이를 위한 제어 전략이 필요하게 된다,

또한, 가장 문제가 되는 것은 에어컨 클러치를 붙이는 순간에 발생하는 엔진 회전수의 요동인데 이는 에어컨 클러치를 붙일 때 보상되어야 하는 정적 마찰력(Static Friction)의 보상과 동적 마찰력(Dynamic Friction)의 차이가 크거나, 사판(Swash Plate) 제어에 의해 클러치가 붙이는 과정에서 토크가 변동하게 될 때, 운전자의 감성을 매우 저하시키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 외부 제어 가변 에어컨을 제어하는 FATC(Fully Automatic Temperature Control) 제어기가 계산한 결과를 캔(CAN) 통신을 통해 엔진 제어기가 수신 및 사용하여 클러치 토크를 보상함으로써 엔진 회전수의 안정성을 확보할 수 있도록 하기 위한 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다,

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법은 에어컨 스위치가 온되면 FATC 제어기에서 에어컨 클러치 토크를 계산한 후, 그 결과를 엔진 제어기로 전송하는 1단계와, 상기 엔진 제어기에서 상기 전송되는 에어컨 클러치 토크에 상응하여 엔진 토크를 증대시키는 2단계와, 상기 엔진 토크가 증대된 후, 에어컨 클러치를 붙임과 아울러 에어컨 클러치를 붙인 후의 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 차가 미리 설정된 엔진회전수의 엔진 회전수 범위 내에 들어오면 상기 FATC 제어기에서 사판 제어를 수행하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 사판 제어 이후, 아이들 스피드 제어에 의해 엔진 회전수를 제어하는 단계와, 상기 에어컨 스위치가 오프되면 엔진 토크를 감소시킨 후, 소정 시간이 경과하면, 에어컨 클러치를 오프시킴과 아울러 사판을 초기 위치로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지고, 상기 엔진 제어기와 FATC 제어기는 캔(CAN) 통신을 통해 통신하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명이 적용되는 FATC 제어기와 엔진 제어기가 상호 연동되는 것을 나타낸 것으로, 상기 FATC 제어기(10)와 엔진 제어기(20)는 캔(CAN) 통신을 통해 통신하게 되고, 상기 FATC 제어기(10)에서는 사판(Swash Plate)(30)을 제어하게 된다.

즉, 외부 제어 가변 에어컨은 외부에서 컴프레셔 내부의 사판(30) 각도를 제어하여 컴프레셔의 용량을 가변시켜 컨덴서로 들어가는 냉매의 압력을 제어하는 공조 시스템으로, 상기 엔진 제어기(20)의 아이들 안정화를 위한 토크 제어 측면에서 볼 때 종래의 고정식 에어컨과 다른 점은 사판(30) 제어에 의해 에어컨 클러치의 토크 값이 수시로 변하게 된다.

그리고, 상기 토크 값은 여러 요인들, 예를 들어 상기 FATC 제어기(10)가 받는 센서 입력들에 의해 결정되어 지고, 상황에 따라 FATC 제어기(10)가 변하기 때문에 고정식과 같이 테이블로 토크 값을 엔진 제어기(20)가 갖지 못하게 된다.

이와 같은 점을 해결하기 위해 본 발명에서는 캔(CAN) 통신을 이용하여 FATC 제어기(10)가 계산한 결과를, 상기 엔진 제어기(20)가 사용할 수 있도록 하는데 에어컨 부하 토크를 제어하기 위한 제어인자는 에어컨 클러치 토크 값으로 이의 계산은 상기 FATC 제어기(10)에서 공조 시스템 전체의 제어에 따라 계산하고, 이를 캔(CAN) 통신을 통해 엔진 제어기(20)로 전송한다.

또한, 클러치가 붙는 순간에 FATC 제어기(10)가 사판(30) 제어를 하게 되면, 클러치의 마찰력이 변화하기 때문에 아이들 스피드 제어가 어렵게 되므로 상기 FATC 제어기(10)가 사판 제어를 시작하는 시점을 상기 엔진 제어기(20)가 판단하여 캔(CAN) 통신을 통해 전송한다.

그리고, 마찬가지로 클러치를 떨어뜨릴 때도 사판 제어를 종료하여 원위치로 보내는 시점을 엔진 제어기에서 판단하게 되는 데, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 기본 엔진 토크 제어를 하던 도중(S10), 운전자가 에어컨 스위치를 온시키면(S11), 상기 FATC 제어기(10)에서는 클러치 온시 토크량을 계산하여(S12), 토크 보상 필터의 시정수를 결정하게 되며(S13), 그 계산결과에 따른 클러치 토크 량을 캔(CAN) 통신을 통해 전송하고, 이를 상기 엔진 제어기(20)가 수신하여, 클러치의 정적 마찰력을 보상하기 위한 2-D 테이블 토크량과, f(엔진 회전수, 냉매압)를 더하여 클러치를 붙이기 이전에 엔진 토크를 증대시킨다(S14).

이때, 가변 에어컨은 사판의 위치가 초기 위치에서 고정된 상태로 있도록 사판을 제어하게 되며, 시간이 지나면(S15), 클러치를 붙이고, 클러치를 붙임(S16)으로써 발생되는 엔진 회전수가 도 4에 도시된 바와 같이 목표 아이들 회전수를 중심으로 사용자에 의해 미리 설정된 범위(△N) 내에 들어오게 되면(S17), 상기 엔진 제어기(20)는 상기 FATC 제어기(10)에게 캔(CAN) 통신을 통해 사판 제어를 해도 된다는 사판 제어 인에이블 신호를 보내게 된다.

그리고, 상기 신호를 받는 FATC 제어기(10)는 요구되는 실내 온도로 유지하기 위해 사판 제어를 시작하게 되며(S18), 아이들 스피드 제어에 의한 엔진 회전수를 제어하여(S19), 냉매압과 블로워 단수를 조정하게 되며, 이후 에어컨이 온된 상태에서 엔진 토크를 제어하던 도중(S20), 운전자가 에어컨 스위치를 오프하게 되면(S21), 상기 엔진 제어기(20)는 엔진 토크를 감소시키고(S22), 소정 시간 Tdec 이 경과하면(S23), 에어컨 클러치를 오프시킴(S24)과 동시에 사판 제어 인에이블 신호를 거짓(false)으로 하여 FATC 제어기(10)가 사판을 초기 위치로 제어하게 된다(S25).

본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, FATC 제어기와 엔진 제어기가 상호 연동하여, 사판(Swash Plate) 제어에 의해 클러치가 붙이는 과정에서 토크가 변동하게 될 때, 클러치 토크를 보상함으로써 엔진 회전수의 안정성을 확보할 수 있게 되어 운전자의 감성을 보다 편하게 유지할 수 있게 된다.

Claims

에어컨 스위치가 온되면 FATC 제어기에서 에어컨 클러치 토크를 계산한 후, 그 결과를 엔진 제어기로 전송하는 1단계와,

상기 엔진 제어기에서 상기 전송되는 에어컨 클러치 토크에 상응하여 엔진 토크를 증대시키는 2단계와,

상기 엔진 토크가 증대된 후, 에어컨 클러치를 붙임과 아울러 엔진 회전수가 목표 아이들 회전수를 중심으로 사용자에 의해 미리 설정된 범위(△N) 내에 들어오면 상기 FATC 제어기에서 사판 제어를 수행하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 사판 제어 이후, 아이들 스피드 제어에 의해 상기 엔진 회전수를 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 에어컨 스위치가 오프되면 엔진 토크를 감소시킨 후, 소정 시간이 경과하면 에어컨 클러치를 오프시킴과 아울러 사판을 초기 위치로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 엔진 제어기와 FATC 제어기는 캔(CAN) 통신을 통해 통신하는 것을 특징으로 하는 외부 제어 가변 에어컨을 위한 엔진 제어기의 토크 보상 제어방법.