KR100857713B1 - 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 및 그 제어방법 - Google Patents

차량용 공기조화기의 보조 난방장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 복수의 전기가열식 히터를 배터리의 상태를 고려하여 선택적으로 가동함으로써, 배터리에 주는 부하를 적절히 조절하도록 구성된 것이다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 배터리에 충전 잔량이 부족한 상태에서 모든 전기가열식 히터를 무리하게 가동하여 발생하는 배터리의 충방전 성능 저하를 미연에 방지할 수 있고, 이를 통해 시동 초기에 전기가열식 히터를 사용하면서도 배터리의 충방전 성능을 양호한 상태로 유지되게 할 수 있다.

Description

차량용 공기조화기의 보조 난방장치 및 그 제어방법 {Auxiliary heating device in air conditioner for vehicle and method of controlling there of}
도 1은 종래의 차량용 공기조화기의 보조 난방장치에서 복수의 히터를 제어하는 흐름을 보인 타이밍 챠트,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 공기조화기의 보조 난방장치의 개략적인 블록 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 제어부의 동작과정을 설명하기 위한 플로우챠트,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공기조화기의 보조 난방장치에서 복수의 히터를 제어하는 흐름을 보인 타이밍 챠트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 키 입력부 20: 외기온도 감지부
30: 냉각수온 감지부 40: 배터리전압 감지부
50: 배터리 60: 제어부
H1, H2: 전기가열식 히터
본 발명은 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 충방전 성능 저하를 방지할 수 있는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 공기조화기는, 외기 또는 내기를 선택하여 흡입하기 위해 설치된 흡기도어와, 흡기도어를 통해 흡입된 공기의 풍량을 조절하는 블로워와, 블로워에 의해 유입되는 공기의 온도를 낮추어 주는 증발기와, 블로워에 의해 유입되는 공기의 온도를 높여주는 히터코어를 포함하여 이루어진다. 또, 증발기를 통과한 공기 중에서 히터코어로 진행하는 공기의 비율을 변화시킴으로써 차내에 공급되는 공기의 온도를 조절하는 템프도어와, 템프도어에 의해 온도가 조절된 공기의 실내 토출방향을 절환하여 차량의 실내로 공급하는 모드도어를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 히터코어는 엔진 내부를 순환하는 냉각수의 열을 이용하여 공기를 가열하는 난방장치이기 때문에, 엔진이 일정온도 이하인 시동 초기에는 냉각수의 온도가 낮아 공기를 충분히 가열할 수 없으므로 난방장치의 구실을 하지 못하는 단점이 있다.
특히, 겨울철과 같이 외부기온이 매우 낮아 냉각수의 온도가 더디게 상승하는 경우에는, 운전자 및 승객들이 상당한 시간동안 추위에 떨어야하는 불편을 겪어왔다.
이에 최근에는, 냉각수 온도가 낮은 겨울철의 시동 초기시간 동안에, 배터리 전압으로 전기가열식 히터에서 전열을 발생함으로써 히터코어를 보조하여 난방을 하는 보조 난방장치가 개발되어 보급되고 있는 추세이다.
통상, 상기한 전기가열식 히터로는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자가 주로 사용되는데, 이 PTC 소자는 가열능력이 높지 않기 때문에, 복수개의 전기가열식 히터를 채용하여 필요로하는 난방성능을 달성하고 있다.
이러한 보조 난방장치는, 냉각수 온도가 낮은 겨울철의 시동 초기시간 동안 한시적으로 사용되는 목적에 맞게 외기온도와 엔진의 냉각수온을 고려하여 전기가열식 히터를 동작시키며, 배터리의 전압을 이용하는 특성 상 배터리의 전압도 함께 고려한다.
구체적으로는, 도 1을 참조하면 알 수 있듯이, 외기온도 및 냉각수온이 일정온도(예컨대, 10℃ 정도) 이하이고 배터리 전압이 일정레벨(예컨대, 13V 정도) 이상이면, 복수의 전기가열식 히터 중 우선순위의 전기가열식 히터(H1)에 배터리 전압을 인가하여 온(On) 시키고, 외기온도 또는 냉각수온이 일정온도를 초과하거나 배터리 전압이 일정레벨 미만이되면 우선순위의 전기가열식 히터(H1)를 오프(Off) 시킨다.
복수의 전기가열식 히터 중 차순위의 전기가열식 히터(H2)는 상기 우선순위의 전기가열식 히터(H1)가 온되고 난 후 설정시간(예컨대, 15초 정도)이 경과하면 배터리 전압을 인가하여 온 시키고, 상기 우선순위의 전기가열식 히터(H1)가 오프되면 함께 오프시킨다.
통상 차량의 배터리는 시동 전에 충전되어 있던 전압이 충분하지 않을 수 있고 특히 배터리 효율이 극도로 저하되는 겨울철에 배터리의 충전 잔량이 부족하기 쉬운데, 시동 초기에 복수의 전기가열식 히터를 차례로 모두 온시킬 경우 배터리에 부하가 크게 걸리고 전력소모가 극심해지면서 배터리의 충방전 성능이 현저히 저하될 수 있다.
그런데, 종래의 보조 난방장치는, 우선순위의 전기가열식 히터를 온시키고 난 다음에는 배터리의 전압을 고려치 않은채 나머지 차순위의 전기가열식 히터를 차례로 모두 온 시키기 때문에, 배터리의 상태가 양호하지 않을 경우 배터리의 충방전 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 배터리의 상태에 따라 배터리에 주는 부하를 적절히 조절하여 배터리의 충방전 성능을 저하시키지 않게 할 수 있는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 및 그 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 공기조화기의 보조 난방장치는, 복수의 전기가열식 히터를 포함하고, 사용자의 난방 선택 키입력을 키신호로 변환하는 키 입력부와, 차량의 외기온도와 엔진의 냉각수온과 배터리 전압을 감지하는 감지수단과, 상기 키입력부로부터 난방 선택 키신호가 입력되고 상기 감지수단을 통해 감지되는 외기온도와 냉각수온이 각각 설정외기온도와 설정냉각수온 미만이고 배터리 전압이 설정전압 이상이면 복수의 전기가열식 히터 중 우선순위의 전기가열식 히터를 온시키고 이로부터 설정시간 후에 배터리 전압이 설정전압 이상이면 차순위의 전기가열식 히터를 온시키는 제어부를 포함하 는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 제어방법은, 복수의 전기가열식 히터를 포함하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치를 제어함에 있어서, 사용자가 난방을 선택하면 차량의 외기온도와 엔진의 냉각수온과 배터리 전압을 감지하는 스텝과, 상기 감지한 외기온도와 냉각수온이 각각 설정외기온도와 설정냉각수온 미만이고 배터리 전압이 설정전압 이상이면 복수의 전기가열식 히터 중 우선순위의 전기가열식 히터를 온시키는 스텝과, 상기 우선순위의 전기가열식 히터가 온되면 설정시간 후 배터리 전압을 다시 감지하여 설정전압 이상이면 차순위의 전기가열식 히터를 온시키는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 공기조화기의 보조 난방장치의 개략적인 블록 구성도로서, 동 도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명은 키 입력부(10)와 외기온도 감지부(20)와 냉각수온 감지부(30)와 배터리 전압 감지부(40)와 배터리(50)와 제어부(60)와 복수의 전기가열식 히터(H1, H2)를 포함한다.
상기 키 입력부(10)는 사용자가 난방을 선택하는 키입력을 하면 그에 상응하는 키신호를 발생하여 제어부(60)로 입력하고, 상기 외기온도 감지부(20)는 차량 외부공기(외기)의 온도를 감지하고 그에 상응하는 감지신호를 발생하여 제어부(60)로 입력한다.
상기 냉각수온 감지부(30)는 엔진 내부를 순환하는 냉각수의 온도를 감지하고 그에 상응하는 감지신호를 발생하여 제어부(60)로 입력하며, 배터리(50)는 배터리 전압감지부(40)와 제어부(50) 및 복수의 전기가열식 히터(H1, H2)를 포함하여 차량의 각 부품에 전력을 공급한다.
상기 제어부(60)는 키 입력부(10)로부터 난방 선택 키신호가 입력되면 외기온도 감지부(20)와 냉각수온 감지부(30) 및 배터리 전압 감지부(40)로부터 입력되는 각각의 감지신호에 의해 외기온도와 냉각수온 및 배터리 전압을 감지한다.
그리고, 제어부(60)는 감지된 외기온도와 냉각수온이 각각 설정외기온도(Ta)와 설정냉각수온(Tw) 미만이고 배터리 전압이 설정전압(V1) 이상이면 복수의 전기가열식 히터 중 우선순위의 전기가열식 히터(H1)를 온시키고 이로부터 설정시간 후에 배터리 전압이 설정전압(V2) 이상이면 차순위의 전기가열식 히터(H2)를 온시킨다.
또한, 제어부(60)는 외기온도가 상기 설정외기온도(Ta) 이상이 되거나 냉각수온이 설정냉각수온(Tw) 이상이 되거나 배터리 전압이 설정전압(V1) 미만이되면 우선순위의 전기가열식 히터(H1)를 오프시키고, 우선순위의 전기가열식 히터(H1)가 오프되면 차순위의 전기가열식 히터(H2)를 오프시킨다.
예컨대, 설정외기온도(Ta)와 설정냉각수온(Tw)는 설정하기에 따라 서로 동일한 값일 수도 있고 다른 값일 수도 있으며, 이는 본 발명의 실시자가 임의로 설정할 수 있다. 설정전압(V1)과 설정전압(V2)도 설정하기에 따라 서로 동일한 값일 수도 있고 다른 값일 수도 있으며, 이는 본 발명의 실시자가 임의로 설정할 수 있다.
상기 복수의 전기가열식 히터(H1, H2)는, 제어부(60)에 의해 인가되는 배터리 전압에 의해 전열을 발생하는 것으로, 우선순위의 전기가열식 히터(H1)와 차순위의 전기가열식 히터(H2)가 포함되어 있다.
상기 우선순위의 전기가열식 히터(H1)의 개수는 본 발명의 실시자가 임의로 설정할 수 있으며, 단수개일 수도 있고 복수개일 수도 있다. 마찬가지로, 상기 차순위의 전기가열식 히터(H2)의 개수 역시 본 발명의 실시자가 임의로 설정할 수 있으며, 단수개일 수도 있고 복수개일 수도 있다.
예컨대, 상기 복수의 전기가열식 히터(H1, H2)로는 공지된 PTC 소자가 사용될 수 있다.
이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 키 입력부(10)로부터 난방 선택 키신호가 입력되면, 제어부(60)는 외기온도 감지부(20)와 냉각수온 감지부(30) 및 배터리 전압 감지부(40)로부터 입력되는 각각의 감지신호에 의해 외기온도와 냉각수온 및 배터리 전압을 각각 감지한다(S10).
제어부(60)는, 감지된 외기온도를 설정외기온도(Ta)와 비교하고(S20), 감지된 냉각수온을 설정냉각수온(Tw)과 비교하며(S30), 감지된 배터리 전압을 설정전압(V1)과 비교한다(S40).
상기 스텝(S20~S40)에서의 비교결과, 외기온도가 설정외기온도(Ta)이하이고 냉각수온이 설정냉각수온(Tw) 이하이며 배터리 전압이 설정전압(V1) 이상이면, 제 어부(60)는 복수의 전기가열식 히터 중 우선순위의 전기가열식 히터(H1)에 배터리 전압을 인가하여 온시킨다(S50).
다음, 제어부(60)는 시간을 계수하여(S60), 설정시간(예컨대, 15초 정도)이 경과하면(S70), 다시 배터리 전압 감지부(40)로부터 입력되는 감지신호에 의해 배터리 전압을 감지한다(S80).
제어부(60)는 상기 스텝(S80)에서 감지된 배터리 전압을 설정전압(V2)과 비교하여(S90), 비교결과 배터리 전압이 설정전압(V2) 이상이면, 복수의 전기가열식 히터 중 차순위의 전기가열식 히터(H2)에 배터리 전압을 인가하여 온시킨다(S100).
이후 제어부(60)는 초기 스텝(S10)으로 리턴하며, 외기온도가 상기 설정외기온도(Ta) 이상이 되거나 냉각수온이 설정냉각수온(Tw) 이상이 되거나 배터리 전압이 설정전압(V1) 미만이되면 우선순위의 전기가열식 히터(H1)를 오프시키고(S200), 우선순위의 전기가열식 히터(H1)가 오프되면 차순위의 전기가열식 히터(H2)를 오프시킨다(S300).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 우선순위의 전기가열식 히터 뿐만 아니라 차순위의 전기가열식 히터에 대해서도 배터리의 전압에 따라 선택적인 가동을 한다. 즉, 본 발명은, 배터리의 잔량이 충분치 않아 모든 전기가열식 히터를 가동시키기 어려운 상황에서는 일부의 전기가열식 히터만을 가동하는 방식으로 배터리에 주는 부하를 적절히 조절함으로써, 배터리의 충방전 성능을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있는 것이다.
상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실 시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 복수의 전기가열식 히터를 배터리의 상태를 고려하여 선택적으로 가동함으로써, 배터리에 주는 부하를 적절히 조절한다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 배터리에 충전 잔량이 부족한 상태에서 모든 전기가열식 히터를 무리하게 가동하여 발생하는 배터리의 충방전 성능 저하를 미연에 방지할 수 있고, 이를 통해 시동 초기에 전기가열식 히터를 사용하면서도 배터리의 충방전 성능을 양호한 상태로 유지되게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 전기가열식 히터를 포함하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치에 있어서,
    사용자의 난방 선택 키입력을 키신호로 변환하는 키 입력부;
    차량의 외기온도와 엔진의 냉각수온과 배터리 전압을 감지하는 감지수단; 및
    상기 키입력부로부터 난방 선택 키신호가 입력되고 상기 감지수단을 통해 감지되는 외기온도와 냉각수온이 각각 설정외기온도와 설정냉각수온 미만이고 배터리 전압이 설정전압 이상이면 복수의 전기가열식 히터 중 우선순위의 전기가열식 히터를 온시키고 이로부터 설정시간 후에 배터리 전압이 설정전압 이상이면 차순위의 전기가열식 히터를 온시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 우선순위의 전기가열식 히터를 온시키기 위한 조건의 설정전압과 상기 차순위의 전기가열식 히터를 온시키기 위한 조건의 설정전압은 서로 다른 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치.
  3. 복수의 전기가열식 히터를 포함하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 제어방법에 있어서,
    사용자가 난방을 선택하면 차량의 외기온도와 엔진의 냉각수온과 배터리 전압을 감지하는 스텝;
    상기 감지한 외기온도와 냉각수온이 각각 설정외기온도와 설정냉각수온 미만이고 배터리 전압이 설정전압 이상이면 복수의 전기가열식 히터 중 우선순위의 전기가열식 히터를 온시키는 스텝; 및
    상기 우선순위의 전기가열식 히터가 온되면 설정시간 후 배터리 전압을 다시 감지하여 설정전압 이상이면 차순위의 전기가열식 히터를 온시키는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 외기온도가 상기 설정외기온도 이상이 되거나 냉각수온이 설정냉각수온 이상이 되거나 배터리 전압이 설정전압 미만이되면 상기 우선순위의 전기가열식 히터를 오프시키고, 상기 우선순위의 전기가열식 히터가 오프되면 상기 차순위의 전기가열식 히터를 오프시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 제어방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 우선순위의 전기가열식 히터를 온시키기 위한 조건의 설정전압과 상기 차순위의 전기가열식 히터를 온시키기 위한 조건의 설정전압은 서로 다른 것을 특징으로 하는 차량용 공기조화기의 보조 난방장치 제어방법.
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