KR101784666B1 - 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 차실의 냉방시에는 공조장치(190)를 통과하는 공기를 냉각하고, 차실의 난방시에는 상기 공조장치(190)를 통과하는 공기를 가열하는 냉매 순환회로; 차실의 냉방시에는 상기 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 냉각하고, 차실의 난방시에는 상기 냉매를 가열하는 엔진냉각수 순환회로; 상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수를 가열하기 위한 전기히터(140); 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지모듈(180); 및 차량 엔진(132)의 정지시에는 외기온에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 이용하여 상기 공조장치(190)의 블로워(192)를 작동시키거나 차량의 배터리(150)를 충전하고, 상기 엔진(132)의 작동시에는 차실의 난방 여부 및 상기 엔진냉각수의 온도에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 이용하여 상기 전기히터(140)를 작동시키거나 상기 배터리(150)를 충전하는 제어부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템(100)을 제공한다.

Description

태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템 및 그 제어방법{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLE WITH SOLAR CELL MODULE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차에 주로 탑재되고 태양에너지를 활용할 수 있도록 구비된 소위 히트펌프식 공조시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 공조시스템이 설치된다. 그리고 상기 공조시스템은 차실(차량 실내)의 난방을 위한 난방시스템, 차실의 냉방을 위한 냉방시스템, 차실로 유입되는 공기의 온도/세기/방향을 조절하는 공조장치(HVAC : Heating, Ventilation and Air Conditioning) 등을 포함한다.
화석에너지로 구동하는 차량에서는 차실 난방을 위한 열원으로 엔진 냉각수가 직접 사용된다. 즉, 엔진으로부터 열을 빼앗은 냉각수는 공조장치(HVAC) 내의 히터코어를 경유한 후 다시 엔진으로 유입되고, 이 과정에서 냉각수는 히터코어를 통과하는 공기에 열을 전달한다. 그리고 히터코어를 경유한 공기는 차실로 유입되어 차실을 난방한다.
한편, 최근 공해문제의 심각화, 화석 연료의 고갈 등의 문제가 제기되면서 전기에너지로 구동하는 차량이 등장하고 있다. 이러한 전기자동차는 구동 에너지를 기존의 차량과 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 차량이다. 전기자동차는 공해문제를 발생시키지 않고 주행 시 소음을 거의 발생시키지 않으며 화석 연료의 고갈을 초래하지 않는바, 자동차 메이커들은 전기자동차의 생산 및 판매를 점차 증가시키고 있다.
전기자동차에는 소위 히트펌프식 공조시스템이 주로 사용되고 있는데, 이는 차실의 난방이 용이하고 실용적으로 이루어질 수 있기 때문이다. 상기 히트펌프식 공조시스템에는 두 가지 방식이 적용되고 있다. 첫 번째 방식은 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 이용하여 차실로 유입되는 공기를 가열하고 엔진냉각수 순환회로를 상기 냉매 순환회로에 대한 히트펌프로 구성하는 방식이다. 두 번째 방식은 첫 번째 방식과 반대되는 것으로서, 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수를 이용하여 차실로 유입되는 공기를 가열하고 냉매 순환회로를 상기 엔진냉각수 순환회로에 대한 히트펌프로 구성하는 방식이다.
히트펌프식 공조시스템은 난방성능의 향상을 위해 전기히터를 구비하기도 한다. 예컨대, 일본공개특허공보 제2000-62453호는 상기 첫 번째 방식을 적용한 공조시스템의 엔진냉각수 순환회로에 전기히터를 장착하고 있다. 상기 전기히터에 의해 가열된 엔진냉각수는 압축기로 유입되기 전의 냉매에 열을 전달하고, 이로써 공조시스템의 난방성능이 향상될 수 있다. 그러나, 상기 전기히터는 전기자동차의 배터리로부터 전력을 공급받기 때문에 위 일본공개특허공보에 개시된 공조시스템은 전기자동차의 주행거리를 감소시키게 된다.
최근 태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양전지를 탑재한 차량이 증가하고 있다. 상기 태양전지로부터 출력된 전기에너지가 상기 엔진냉각수의 가열에 사용될 수 있다면 상기 전기히터의 작동으로 인해 차량의 주행거리가 감소하는 문제를 해결할 수 있는바, 태양전지로부터 출력된 전기에너지를 엔진냉각수의 가열에 활용할 수 있는 방안이 요구된다.
또한 엔진냉각수의 가열은 엔진냉각수의 온도가 충분히 상승한 경우 및 여름철과 같이 외기온이 높은 경우에는 필요하지 않기 때문에 엔진냉각수의 가열이 이루어지지 않고 있을 때 태양전지로부터 출력된 전기에너지를 활용할 수 있는 방안이 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 충족시키기 위한 것으로서, 차량의 시동 명령, 냉방회로의 작동 명령, 난방회로의 작동 명령 등과 같은 탑승자 입력 조건과, 외기온, 엔진냉각수온 등과 같은 공조 환경에 따라 태양전지로부터 출력된 전기에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차실의 냉방시에는 공조장치(190)를 통과하는 공기를 냉각하고, 차실의 난방시에는 상기 공조장치(190)를 통과하는 공기를 가열하는 냉매 순환회로; 차실의 냉방시에는 상기 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 냉각하고, 차실의 난방시에는 상기 냉매를 가열하는 엔진냉각수 순환회로; 상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수를 가열하기 위한 전기히터(140); 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지모듈(180); 및 차량 엔진(132)의 정지시에는 외기온에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 이용하여 상기 공조장치(190)의 블로워(192)를 작동시키거나 차량의 배터리(150)를 충전하고, 상기 엔진(132)의 작동시에는 차실의 난방 여부 및 상기 엔진냉각수의 온도에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 이용하여 상기 전기히터(140)를 작동시키거나 상기 배터리(150)를 충전하는 제어부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템(100)을 제공한다.
상기 제어부(170)는 현재 외기온이 미리 설정된 기준 외기온보다 크면 상기 블로워(192)를 작동시키나 상기 기준 외기온 이하이면 상기 배터리(150)를 충전시킨다. 또한 제어부(170)는 상기 차실의 난방이 이루어지고 있고 현재 냉각수온이 미리 설정된 기준 냉각수온보다 작으면 상기 전기히터(140)를 작동시키나, 상기 차실의 난방이 이루어지지 않고 있거나 상기 현재 냉각수온이 상기 기준 냉각수온 이상이면 상기 배터리(150)를 충전한다.
상기 냉매 순환회로는, 압축기(110); 상기 공조장치(190)에 내장된 히터코어(112); 유량조절밸브(114); 상기 전기히터(140)를 내장하고, 상기 냉매와 상기 엔진냉각수 간 열교환을 위해 구비된 열교환기(116); 팽창밸브(120); 상기 공조장치(190)에 내장된 증발기(122); 및 상기 열교환기(116)를 경유한 냉매를 상기 압축기(110)로 안내하거나, 상기 팽창밸브(120)로 안내하는 삼방밸브(118);를 포함한다.
이때 상기 제어부(170)는, 차실의 난방시에는 상기 유량조절밸브(114)를 교축상태로 제어하고 상기 삼방밸브(118)를 상기 압축기(110) 방향으로만 개방한다. 그리고, 차실의 냉방시에는 상기 공조장치(190)에 내장된 템프 도어(194)를 제어하여 상기 히터코어(112)로의 공기 유입을 차단하고, 상기 유량조절밸브(114)를 개방상태로 제어하며, 상기 삼방밸브(118)를 상기 팽창밸브(120) 방향으로만 개방한다.
또한 상기 전기히터(140)의 작동시 상기 제어기(170)는 상기 엔진냉각수가 상기 엔진냉각수 순환회로의 라디에이터(136)로 유입되는 것을 차단한다.
본 발명은 차실로 유입되는 공기를 가열하거나 냉각하는 냉매 순환회로, 상기 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 가열하거나 냉각하는 엔진냉각수 순환회로, 상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수를 가열하는 전기히터(140), 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지모듈(180) 및 제어부(170)를 포함하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템(100)의 제어방법을 제공한다. 그리고 상기 제어방법은, (A) 상기 제어부(170)가 차량 엔진(132)의 작동 여부를 판단하는 판단단계(S110); (B) 상기 차량 엔진(132)이 작동중이지 않은 경우, 상기 제어부(170)가 현재 외기온과 미리 설정된 기준 외기온 간 대소를 비교하는 외기온 비교단계(S160); (C) 상기 차량 엔진(132)이 작동중이고 상기 차실의 난방이 이루어지고 있는 경우, 상기 제어부(170)가 현재 냉각수온과 미리 설정된 기준 냉각수온 간 대소를 비교하는 냉각수온 비교단계(S130); 및 (D) 상기 제어부(170)가 상기 외기온 비교단계(S160) 및 상기 냉각수온 비교단계(S130)의 결과에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 블로워(192)로 분배하거나 상기 전기히터(140)로 분배하거나 상기 차량의 배터리(150)로 분배하는 분배단계;를 포함한다.
상기 현재 외기온이 상기 기준 외기온보다 클 경우 상기 제어부(170)는 상기 분배단계에서 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 상기 블로워(192)로 분배하고(S170), 상기 현재 외기온이 상기 기준 외기온 이하일 경우에는 상기 배터리(150)로 분배한다(S180).
상기 현재 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다 작을 경우 상기 제어부(170)는 상기 분배단계에서 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 상기 전기히터(140)로 분배하고(S140), 상기 현재 냉각수온이 상기 기준 냉각수온 이상일 경우에는 상기 배터리(150)로 분배한다(S150).
상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지가 상기 전기히터(140)로 분배될 경우, 상기 제어부(170)는 상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수가 라디에이터(136)로 유입되는 것을 차단한다.
본 발명에 따르면, 외기온이 높은 여름철에는 태양에너지가 주차중인 차량의 실내 환기에 사용될 수 있기 때문에 차량 주행거리의 감소 없이도 탑승자가 탑승 직후 쾌적함을 느낄 수 있고 차량 에어컨의 냉방부하가 감소한다.
또한 본 발명에 따르면 외기온이 낮은 겨울철에는 시동 초기에 태양에너지가 엔진냉각수의 가열에 사용될 수 있기 때문에 차량 주행거리의 감소 없이도 엔진 성능 및 난방 성능이 신속하게 정상적으로 확보될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템을 도시한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 차량 엔진이 정지중일 때 도 1의 차량용 공조시스템이 작동하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 4 및 도 5는 차량 엔진이 작동중이고 차실의 난방이 이루어질 때 도 1의 차량용 공조시스템이 작동하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 6은 차량 엔진이 작동중이고 차실의 냉방이 이루어질 때 도 1의 차량용 공조시스템이 작동하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 7은 차량 엔진이 작동중이고 차실의 냉난방이 이루어지지 않을 때 도 1의 차량용 공조시스템이 작동하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템 및 그 제어방법의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템(100)은 냉매 순환회로와, 엔진냉각수 순환회로와, 전기히터(140)와, 태양전지모듈(180)과, 제어부(170)를 포함한다.
상기 냉매 순환회로는 공조장치(HVAC : Heating, Ventilation and Air Conditioning)(190)를 따라 차실로 유입되는 공기로부터 열을 흡수하는 냉방회로 및 상기 공기에 열을 전달하는 난방회로 모두로 사용될 수 있는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(110)와, 히터코어(112)와, 유량조절밸브(114)와, 열교환기(116)와, 삼방밸브(118)와, 팽창밸브(120)와, 증발기(122)와, 체크밸브(124)를 포함한다. 상기 압축기(110)의 입구부에는 어큐뮬레이터(126)가 설치될 수 있다.
압축기(110)는 고온의 냉매를 토출하고, 히터코어(112)는 상기 공조장치(190)에 내장된다. 히터코어(112)는 상기 냉매 순환회로가 난방회로로 사용될 경우에는 냉매의 열을 차실로 유입되는 공기에 전달한다. 그러나 상기 냉매 순환회로가 냉방회로로 사용될 경우에는 공조장치(190) 내부의 템프 도어(194)가 상기 히터코어(112)로의 공기 유입을 차단하기 때문에 상기 히터코어(112)는 상변화 및 온도변화 없이 냉매를 통과시킨다.
유량조절밸브(114)는 히터코어(112)를 경유한 냉매의 유량을 조절한다. 상기 유량조절밸브(114)는 상기 냉매 순환회로가 난방회로로 사용될 경우에는 교축상태로 제어되어 냉매를 팽창시킨다. 그러나 상기 냉매 순환회로가 냉방회로로 사용될 경우 유량조절밸브(114)는 개방상태로 제어되어 상변화 및 온도변화 없이 냉매를 통과시킨다.
열교환기(116)는 상기 유량조절밸브(114)를 경유한 냉매와 상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수 간 열교환을 위해 구비된 것이다. 열교환기(116)는 상기 냉매 순환회로가 난방회로로 사용될 경우에는 증발기로 작용하여 엔진냉각수의 열을 냉매에 전달한다. 그러나 냉매 순환회로가 냉방회로로 사용될 경우 열교환기(116)는 응축기로 작용하여 냉매의 열을 엔진냉각수로 전달한다.
삼방밸브(118)는 열교환기(116)를 경유한 냉매를 압축기(110) 방향 또는 팽창밸브(120) 방향으로 안내한다. 구체적으로 삼방밸브(118)는 상기 냉매 순환회로가 난방회로로 사용될 경우에는 냉매를 압축기(110) 방향으로 안내하고, 상기 냉매 순환회로가 냉방회로로 사용될 경우에는 냉매를 팽창밸브(120) 방향으로 안내한다.
팽창밸브(120) 및 증발기(122)는 냉매 순환회로가 냉방회로로 사용될 경우에만 작동한다. 팽창밸브(120)는 삼방밸브(118)를 경유한 냉매를 팽창시키고, 증발기(122)는 공조장치(190)에 내장되어 차실로 유입되는 공기의 열을 냉매에 전달한다. 상기 체크밸브(124)는 증발기(122)를 경유한 냉매의 압축기(110)로의 유입을 허용하고, 삼방밸브(118)를 경유한 냉매의 증발기(122)로의 역류를 차단한다.
엔진냉각수 순환회로는 열교환기(116)를 경유하는 냉매에 열을 전달하거나 그로부터 열을 빼앗는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 엔진(132)과, 열교환기(116)와, 펌프(134)와, 라디에이터(136)와, 밸브(138)를 포함한다.
전기자동차의 경우 상기 엔진(132)은 주행모터, 인버터 등을 포함하고, 상기 펌프(134)는 엔진냉각수를 순환시킨다. 상기 열교환기(116)는 앞서 설명한 바와 같이 냉매 순환회로가 난방회로로 사용될 경우에는 엔진냉각수의 열을 냉매에 전달하고, 냉매 순환회로가 냉방회로로 사용될 경우에는 냉매의 열을 엔진냉각수에 전달한다. 라디에이터(136)는 엔진냉각수의 열을 차량으로 유입되는 외기로 전달하고, 상기 밸브(138)는 엔진냉각수의 라디에이터(136)로의 유입을 허용하거나 차단한다.
상기 전기히터(140)는 열교환기(116)에 내장되어 열교환기(116)를 경유하는 엔진냉각수를 가열한다. 전기히터(140)는 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지에 의해 구동된다.
상기 제어부(170)는 공조 조건 및 환경에 따라 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 적절하게 분배하고, 상기 차량용 공조시스템(100)의 구성들을 제어한다. 이하, 도 8을 참조하여 상기 제어부(170)가 상기 공조시스템(100)을 제어하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.
제어부(170)는 판단단계(110)와, 외기온 비교단계(S160)와, 냉각수온 비교단계(S130)와, 분배단계(S140, S150, S170, S180, S200, S210)를 수행하여 차량용 공조시스템(100)을 제어한다.
상기 판단단계(S110)에서 제어부(170)는 차량 엔진(132)이 작동하는지 여부를 판단한다. 제어부(170)는 이그니션(ignition) 신호를 수신한 경우에는 차량 엔진(132)이 작동하는 것으로 판단하고, 이그니션 신호를 수신하지 않은 경우에는 차량 엔진(132)이 작동하지 않는 것으로 판단한다.
상기 판단단계(S110)에서 차량 엔진(132)이 작동하지 않는다고 판단한 경우, 제어부(170)는 외기온 비교단계(S160)를 수행한다. 외기온 비교단계(S160)에서 제어부(170)는 차량에 장착된 외기온 센서(미도시)로부터 수신한 현재 외기온과 미리 설정되어 저장된 기준 외기온 간 대소를 비교한다. 이후 상기 현재 외기온이 기준 외기온보다 크면 제어부(170)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 메니저(160)를 제어하여 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 공조장치(190)의 블로워(192)로 분배하고 상기 블로워(192)에 작동신호를 인가하며, 공조장치(190)의 내외기 도어(196)를 제어하여 외기를 공조장치(190)로 유입시킨다(S170). 반면, 현재 외기온이 기준 외기온 이하이면 제어부(170)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지로 배터리(150)를 충전한다.
상기 분배단계(S170)를 통해 여름철에 주차중인 차량의 강제 환기가 이루어질 수 있다. 그리고 상기 강제 환기는 탑승 직후 탑승자에게 쾌적한 차실 환경을 제공함과 동시에 차량용 공조시스템(100)의 냉방부하를 감소시킨다.
상기 판단단계(S110)에서 차량 엔진(132)이 작동하고 있다고 판단한 경우, 제어부(170)는 탑승자로부터 난방 명령이 입력되었는지 여부를 확인한다(S120). 난방 명령이 입력된 것으로 확인하면 제어부(170)는 냉각수온 비교단계(S130)를 수행하고, 그렇지 않으면 탑승자로부터 냉방 명령이 입력되었는지 여부를 확인한다(S190).
냉각수온 비교단계(S130)에서 제어부(170)는 엔진(132)의 출구부에 장착된 냉각수온 센서(미도시)로부터 수신한 현재 냉각수온과 미리 설정되어 저장된 기준 냉각수온 간 대소를 비교한다. 이후 상기 현재 냉각수온이 기준 냉각수온보다 작으면 제어부(170)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 메니저(160)를 제어하여 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 전기히터(140)로 분배하고 상기 전기히터(140)에 작동신호를 인가한다(S140). 또한 제어부(170)는 이 분배단계(S140)에서 삼방밸브(118)를 압축기(110) 방향으로만 개방함과 동시에 유량조절밸브(114)를 교축상태로 제어함으로써 냉매 순환회로를 난방회로로 설정하고, 냉각수온의 신속한 상승을 위해 밸브(138)를 제어하여 엔진냉각수의 라디에이터(136)로의 유입을 차단한다.
반면, 상기 현재 냉각수온이 기준 냉각수온 이상이면 제어부(170)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 메니저(160)를 제어하여 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 배터리(150)로 분배한다(S150). 또한 제어부(170)는 이 분배단계(S150)에서 위와 동일한 방식으로 냉매 순환회로를 난방회로로 설정한다. 이때 제어부(170)는 현재 냉각수온에 따라 상기 밸브(138)의 개도를 적절히 조절할 수 있다.
한편 상기 분배단계(S140, 150)에서 제어부(170)는 탑승자가 입력한 공조조건에 따라 내외기 도어(196)를 제어하고, 공조장치(190)를 따라 흐르는 공기가 히터코어(112)를 경유할 수 있도록 템프 도어(194)를 제어하며, 배터리 메니저(160)를 제어하여 배터리(150)에 저장된 전기에너지를 블로워(192), 압축기(110), 펌프(134) 등으로 분배한다.
상기 단계(S190)에서 냉방 명령이 탑승자로부터 입력된 것으로 확인하면, 제어부(170)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 메니저(160)를 제어하여 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 배터리(150)로 분배한다(S200). 또한 제어부(170)는 이 분배단계(S200)에서 삼방밸브(118)를 팽창밸브(120) 방향으로만 개방함과 동시에 유량조절밸브(114)를 개방상태로 제어함으로써 냉매 순환회로를 냉방회로로 설정하고, 냉각수온의 저하를 위해 밸브(138)를 제어하여 엔진냉각수의 라디에이터(136)로의 유입을 허용한다. 또한 상기 분배단계(S200)에서 제어부(170)는 탑승자가 입력한 공조조건에 따라 내외기 도어(196)를 제어하고, 공조장치(190)를 따라 흐르는 공기가 히터코어(112)로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 템프 도어(194)를 제어하며, 배터리 메니저(160)를 제어하여 배터리(150)에 저장된 전기에너지를 블로워(192), 압축기(110), 펌프(134) 등으로 분배한다.
반면 상기 단계(S190)에서 냉방 명령이 탑승자로부터 입력되지 않은 것으로 확인하면 제어부(170)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 배터리 메니저(160)를 제어하여 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 배터리(150)로 분배한다(S210).
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
100 : 차량용 공조시스템 110 : 압축기
112 : 히터코어 114 : 유량조절밸브
116 : 열교환기 118 : 삼방밸브
120 : 팽창밸브 122 : 증발기
124 : 체크밸브 132 : 엔진
134 : 펌프 136 : 라디에이터
138 : 밸브 140 : 전기히터
150 : 배터리 160 : 배터리 메니저
170 : 제어부 180 : 태양전지모듈
190 : 공조장치 192 : 블로워
194 : 템프 도어 196 : 내외기 도어

Claims (9)

  1. 차실의 냉방시에는 공조장치(190)를 통과하는 공기를 냉각하고, 차실의 난방시에는 상기 공조장치(190)를 통과하는 공기를 가열하는 냉매 순환회로;
    차실의 냉방시에는 상기 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 냉각하고, 차실의 난방시에는 상기 냉매를 가열하는 엔진냉각수 순환회로;
    상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수를 가열하기 위한 전기히터(140);
    태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지모듈(180); 및
    차량 엔진(132)의 정지시에는 외기온에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 이용하여 상기 공조장치(190)의 블로워(192)를 작동시키거나 차량의 배터리(150)를 충전하고, 상기 엔진(132)의 작동시에는 차실의 난방 여부 및 상기 엔진냉각수의 온도에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 이용하여 상기 전기히터(140)를 작동시키거나 상기 배터리(150)를 충전하는 제어부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 냉매 순환회로는 압축기(110), 상기 공조장치(190)에 내장된 히터코어(112), 유량조절밸브(114), 상기 전기히터(140)를 내장하고 상기 냉매와 상기 엔진냉각수 간 열교환을 위해 구비된 열교환기(116), 팽창밸브(120), 상기 공조장치(190)에 내장된 증발기(122), 및 상기 열교환기(116)를 경유한 냉매를 상기 압축기(110)로 안내하거나 상기 팽창밸브(120)로 안내하는 삼방밸브(118)를 포함하고,
    상기 제어부(170)는, 차실의 난방시에는 상기 유량조절밸브(114)를 교축상태로 제어하고 상기 삼방밸브(118)를 상기 압축기(110) 방향으로만 개방하나, 차실의 냉방시에는 상기 공조장치(190)에 내장된 템프 도어(194)를 제어하여 상기 히터코어(112)로의 공기 유입을 차단하고 상기 유량조절밸브(114)를 개방상태로 제어하며 상기 삼방밸브(118)를 상기 팽창밸브(120) 방향으로만 개방하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(170)는 현재 외기온이 미리 설정된 기준 외기온보다 크면 상기 블로워(192)를 작동시키나 상기 기준 외기온 이하이면 상기 배터리(150)를 충전시키고, 상기 차실의 난방이 이루어지고 있고 현재 냉각수온이 미리 설정된 기준 냉각수온보다 작으면 상기 전기히터(140)를 작동시키나, 상기 차실의 난방이 이루어지지 않고 있거나 상기 현재 냉각수온이 상기 기준 냉각수온 이상이면 상기 배터리(150)를 충전하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기히터(140)의 작동시 상기 제어부(170)는 상기 엔진냉각수가 상기 엔진냉각수 순환회로의 라디에이터(136)로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템.
  6. 차실로 유입되는 공기를 가열하거나 냉각하는 냉매 순환회로, 상기 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 가열하거나 냉각하는 엔진냉각수 순환회로, 상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수를 가열하는 전기히터(140), 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지모듈(180) 및 제어부(170)를 포함하고,
    상기 냉매 순환회로는 압축기(110), 공조장치(190)에 내장된 히터코어(112), 유량조절밸브(114), 상기 전기히터(140)를 내장하고 상기 냉매와 상기 엔진냉각수 간 열교환을 위해 구비된 열교환기(116), 팽창밸브(120), 상기 공조장치(190)에 내장된 증발기(122), 및 상기 열교환기(116)를 경유한 냉매를 상기 압축기(110)로 안내하거나 상기 팽창밸브(120)로 안내하는 삼방밸브(118)를 포함하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템(100)의 제어방법으로서,
    (A) 상기 제어부(170)가 차량 엔진(132)의 작동 여부를 판단하는 판단단계(S110);
    (B) 상기 차량 엔진(132)이 작동중이지 않은 경우, 상기 제어부(170)가 현재 외기온과 미리 설정된 기준 외기온 간 대소를 비교하는 외기온 비교단계(S160);
    (C) 상기 차량 엔진(132)이 작동중이고 상기 차실의 난방이 이루어지고 있는 경우, 상기 제어부(170)가 현재 냉각수온과 미리 설정된 기준 냉각수온 간 대소를 비교하는 냉각수온 비교단계(S130); 및
    (D) 상기 제어부(170)가 상기 외기온 비교단계(S160) 및 상기 냉각수온 비교단계(S130)의 결과에 따라 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 블로워(192)로 분배하거나 상기 전기히터(140)로 분배하거나 상기 차량의 배터리(150)로 분배하는 분배단계(S140);를 포함하며,
    (E) 상기 현재 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다 작을 경우 상기 제어부(170)는 상기 분배단계에서 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 상기 전기히터(140)로 분배하고(S140), 상기 제어부(170)는 상기 삼방밸브(118)를 상기 압축기(110) 방향으로만 개방함과 동시에 상기 유량조절밸브(114)를 교축상태로 제어함으로써 냉매 순환회로를 난방회로로 설정하고,
    (F) 상기 차량 엔진(132)이 작동중이고, 냉방 명령이 탑승자로부터 입력된 경우, 상기 제어부(170)는 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 상기 배터리(150)로 분배하고, 상기 공조장치(190)에 내장된 템프 도어(194)를 제어하여 상기 히터코어(112)로의 공기 유입을 차단하고 상기 유량조절밸브(114)를 개방상태로 제어하며 상기 삼방밸브(118)를 상기 팽창밸브(120) 방향으로만 개방하여 냉매 순환회로를 냉방회로로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현재 외기온이 상기 기준 외기온보다 클 경우 상기 제어부(170)는 상기 분배단계에서 상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지를 상기 블로워(192)로 분배하고(S170), 상기 현재 외기온이 상기 기준 외기온 이하일 경우에는 상기 배터리(150)로 분배(S180)하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템의 제어방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 현재 냉각수온이 상기 기준 냉각수온 이상일 경우에는 상기 배터리(150)로 분배(S150)하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 태양전지모듈(180)로부터 출력된 전기에너지가 상기 전기히터(140)로 분배될 경우, 상기 제어부(170)는 상기 엔진냉각수 순환회로를 순환하는 엔진냉각수가 라디에이터(136)로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 차량용 공조시스템의 제어방법.
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