KR20120099968A

KR20120099968A - 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법

Info

Publication number: KR20120099968A
Application number: KR1020110018527A
Authority: KR
Inventors: 정홍래; 오상호
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-12

Abstract

자동차의 공조장치용 전동 압축기의 회전수가 최소치의 근방일 때, 전동식 압축기 구동모터의 회전수 스텝제어를 통하여 증발기 온도의 반응성을 향상시킨 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법이 개시된다. 이 방법은 공조장치의 증발기의 실제온도를 소정의 목표온도와 비교하는 단계, 증발기의 실제온도가 목표온도보다 낮은 경우, 압축기의 구동모터 회전수를 소정의 최소 RPM과 비교하는 단계, 압축기의 구동모터 회전수가 소정의 최소 RPM 으로 되면, 구동모터 제어신호의 플래그 “1”의 상태를 “0”의 상태로 변환하는 단계, 증발기의 실제온도가 목표온도보다 소정치이상 높아지는 경우, 구동모터 제어신호의 플래그 “0”의 상태를 “1”의 상태로 변환하는 단계 및, 구동모터의 회전수를 스텝 상승제어하는 단계를 포함하여 구성된다. 증발기의 온도와 회전수의 증가에 따른 관계가 회전수의 스텝제어에 의하여 양호한 반응성을 나타내게 되므로, 압축기의 토출용량제어에 있어서 난조가 일어날 우려가 적고, 응답성이 개선됨으로써 압축기의 탑승자의 공조감각이 개선된다고 하는 효과를 발휘한다.

Description

자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법 {Control method of a compressor of air conditioner for vehicle}

본 발명은 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법으로서, 보다 상세하게는 자동차의 공조장치용 전동 압축기의 회전수가 최소치의 근방일 때, 전동식 압축기 구동모터의 회전수 스텝제어를 통하여 증발기 온도의 반응성을 향상시킨 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 공조장치는, 유로상을 흐르는 냉매를 압축기에서 압축시키고, 압축된 냉매를 응축기에서 응축시킨 다음 팽창밸브로 보내게 된다. 팽창밸브는 응축된 냉매를 저온, 저압의 습증기 형태로 만들어 증발기로 보내고, 증발기는 이 저온의 냉매를 외부공기와 열교환시켜 외부공기열을 흡열하고, 다시 압축기로 보내어 순환시키게 된다.

보다 구체적으로 말하면, 자동차용 공조장치는, 증발기로부터 들어온 저온저압의 기상냉매를 고온고압의 기상냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기와, 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과하여 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매가 기화될 때의 증발잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 상기 압축기로 냉매를 귀환시키는 증발기 및, 상기 압축기의 냉매 토출량을 제어하는 공조 ECU(Electronic Control Unit)로 구성되어 있다.

이러한 종래기술의 자동차용 공조장치의 작용을 설명하면, 이하와 같다.

먼저, 사용자가 공조장치를 가동시키면, 증발기, 응축기 및 차량의 내기온도 및 실외온도 등이 각각의 온도센서로부터 감지되어 CAN통신을 통하여 공조 ECU로 보내지고, 공조 ECU는 이들 온도값을 연산하게 되며 그 연산값에 따라 압축기의 구동축의 회전속도를 가변시킴으로서 냉매의 토출용량을 변화시킨다.

압축기로부터 토출된 냉매는 응축기를 거치면서 응축되어 액화되고, 팽창밸브를 통과하면서 기체와 액체가 혼합된 상태가 된다. 이후, 증발기로 유입된 냉매는 기화되어 주변 공기와 열교환을 통해 공기를 냉각시키게 되고, 기화된 냉매는 다시 압축기로 유입되고, 열교환을 통해 냉각된 공기는 차량의 실내로 공급되어 실내를 냉방하게 된다.

이러한 자동차용 공조장치에서 냉매를 압축하는데 사용되는 압축기는, 증발기 내에서 기화된 열교환 매체를 흡입하는 작용과, 흡입된 열교환 매체를 압축하는 작용과, 압축된 열교환 매체를 펌핑하는 작용을 하여 연속적으로 냉매가 순환될 수 있도록 한다.

이러한 압축기는 동력원으로 엔진의 동력을 직접 이용하여 구동축을 회전시키는 방식과 구동모터를 사용하여 구동축을 회전시키는 방식이 있다. 후자의 방식을 전동식 압축기라 하며, 이 전동식 압축기는 엔진의 동력을 이용하는 것이 아니기 때문에 차량의 엔진회전수와는 관계없이 압축기의 구동을 자유롭게 할 수 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 압축기와 증발기의 관계를 간단히 정리하면, 압축기가 구동됨으로써 증발기의 온도가 하강되고, 압축기가 정지되면 증발기의 온도가 상승하게 된다고 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 전동식 압축기의 구동모터 회전수 제어에 있어서는 증발기의 온도가 중요한 파라미터로 된다. 증발기의 코어핀에는 일종의 온도감지센서인 써미스터가 장착되어 있으며, 이 써미스터에 의하여 감지된 온도가 증발기의 온도로서 공조 ECU에 입력되며, 그에 따라 전동식 압축기의 구동모터의 회전수가 제어되고 있다.

도 1은 증발기의 온도와 전동 압축기 구동모터의 회전수와의 관계를 나타낸 그래프이다. 도면에 있어서 상부의 그래프 중 실선으로 표시한 것은 증발기의 목표온도를 나타내며, 일점쇄선으로 표시한 것은 증발기의 실제 온도를 나타낸다. 또한 하부의 그래프는 전동식 압축기의 구동모터 회전수의 시간에 따른 변화량을 나타낸다.

일반적으로, 차량용 공조장치에 있어서는 외기온도나 내부온도 등의 열부하정보에 의거하여, 증발기를 통과한 직후의 공기온도 목표를 결정하고, 이를 증발기의 목표온도로 한다. 이 목표온도와, 증발기 온도센서에 의해 검출된 실제온도에 의거하여, 압축기의 토출용량을 피드백 제어하도록 되어 있다.

동 그래프에서와 같이 증발기의 목표온도는 일정하지만, 증발기의 실제온도는 시간의 경과에 따라 도 1에서 나타낸 바와 같은 변화를 그리게 된다. 즉, 증발기의 온도가 상승하면 압축기 구동모터의 회전수를 증가시킴으로써 증발기의 온도를 하강시키고, 증발기의 온도가 하강하게 되면 압축기 구동모터의 회전수를 감소시킴으로서 증발기의 온도를 상승시키도록 하고 있다.

그런데, 압축기 구동모터의 회전수에는 하한값이 있게 되며, 이 때의 구동모터의 회전수를 “최소 RPM”이라 부른다. 도 1에서 (a)점 부터 (b)점 까지의 구간은 구동모터의 회전수가 이러한 최소 RPM을 유지하고 있는 상태를 나타낸다.

이러한 최소 RPM의 근방에서는 압축기에서 토출하는 냉매의 유량이 적기 때문에, 증발기의 온도가 상승함에 따라 이를 하강시키기 위하여 압축기 구동모터의 회전수를 증가시키더라도, 증발기의 온도 반응성이 지연되는 경향이 있다.

즉, 압축기의 구동모터는 증발기의 온도가 목표온도를 넘어 상승하게 되면 최소 RPM 상태에서 벗어나 도 1의 (b) 내지 (c) 구간에서 보는 바와 같이, 압축기 구동모터의 회전수를 급격하게 상승시키더라도, 증발기의 온도가 회전수의 증가 추이와 실시간으로 대응하지 않고 구동모터의 회전수가 일정한 수준에 도달하기 전까지는 하강하지 아니하고, 반응이 지연되는 성향을 나타내게 된다.

이와 같이 증발기의 온도가 구동모터의 회전수와 즉각적으로 대응하지 않는 경우, 압축기의 토출용량제어가 난조를 일으키기 쉬우므로, 탑승자의 공조감각이 악화되는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 종래의 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법에 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축기의 구동모터 회전수가 최소 RPM 상태에 있더라도 압축기의 토출용량제어가 원활하게 이루어짐으로써 탑승자의 공조감각 및 제어성이 우수한 구동모터 제어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법은, 공조장치의 증발기의 실제온도를 소정의 목표온도와 비교하는 단계; 증발기의 실제온도가 목표온도보다 낮은 경우, 압축기의 구동모터 회전수를 소정의 최소 RPM과 비교하는 단계; 압축기의 구동모터 회전수가 소정의 최소 RPM 으로 되면, 구동모터 제어신호의 플래그 “1”의 상태를 “0”의 상태로 변환하는 단계; 증발기의 실제온도가 목표온도보다 소정치이상 높아지는 경우, 구동모터 제어신호의 플래그 “0”의 상태를 “1”의 상태로 변환하는 단계; 및, 구동모터의 회전수를 스텝 상승제어하는 단계를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 상기 스텝 상승제어단계는 외기 온도에 따라 상이한 회전수로 상승제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 증발기의 온도와 회전수의 증가에 따른 관계가 회전수의 스텝제어에 의하여 양호한 반응성을 나타내게 되므로, 압축기의 토출용량제어에 있어서 난조가 일어날 우려가 적고, 응답성이 개선됨으로써 압축기의 탑승자의 공조감각이 개선된다고 하는 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 있어서의 증발기의 온도와 전동 압축기 구동모터의 회전수와의 관계를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 압축기의 구동모터 제어방법을 설명하기 위한 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 구동모터 제어방법을 실행하기 위한 플로우 차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 구동모터 제어방법을 설명하기 위한 그래프이며, 도 3은 본 발명에 따른 압축기의 구동모터 제어방법을 실행하기 위한 플로우 차트이다.

본 발명의 개념은, 압축기에서 토출하는 냉매의 유량이 적은 최소 RPM의 근방에서 있을 때, 증발기의 온도가 상승함에 따라 압축기 구동모터의 회전수를 증가시키는 경우, 증발기의 온도 반응성이 지연되는 경향을 해결하기 위하여, 증발기의 실제온도가 증발기의 목표온도보다 크게 되는 즉시 구동모터의 회전수를 급격하게 상승시킴으로써 증발기의 온도 하강 반응을 촉진시킨다는 점에 착안한 것이다.

도 2를 참조하면, 증발기의 실제온도가 목표온도보다 낮아지게 되면 구동모터의 회전수는 최소 RPM상태로 된다. 이 상태에서 공조 ECU는 구동모터 제어신호의 “Flag = 1”의 상태를 “Flag = 0”의 상태로 변환한다.

압축기의 회전수가 낮고, 그에 따라 냉매의 토출용량이 적기 때문에 증발기의 온도는 다시 상승하게 되고, 증발기의 실제온도가 목표온도보다 소정치만큼 높아지는 상태로 되면, 공조 ECU는 구동모터 제어신호의 "Flag = 0”상태를 “Flag = 1”의 상태로 변환하게 된다. 이에 따라 구동모터의 회전수는 순식간에 상승하게 되고, 그에 따라 증발기의 온도상승이 신속하게 저지되며, 따라서 냉매의 양이 적은 최소 RPM 상태에서도, 압축기 구동모터의 회전수를 증가시키는 경우, 증발기의 온도 반응성이 신속하게 된다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따라 구동모터를 제어하는 방법에 대하여 설명한다.

사용자가 에어콘을 시동하면(S100), 에어컨 ECU는 차량의 실내온도 센서 및 외기온도센서로부터의 검출정보를 비롯한 차량상태 정보에 따라서 증발기의 목표온도를 산출하고, 압축기의 구동제어를 시작한다(S200). 물론, 이 목표온도는 사전에 설정된 값으로 할 수도 있다.

공조 ECU는 이러한 상태에서 증발기의 목표온도와 실제온도를 비교하여 증발기의 실제온도가 목표온도보다 낮은지를 판단한다. 그리고 목표온도와 실제온도에 따라서 용량제어밸브(ECV)의 코일로의 통전듀티비를 결정하여, 냉매의 토출량을 제어하게 된다.

증발기의 실제온도가 목표온도보다도 낮으면(S300), 공조 ECU는 구동모터의 회전수가 소정의 최소 RPM에 도달하였는지의 여부를 판단한다(S400).

만약, 판단결과 구동모터의 회전수가 소정의 최소 RPM으로 된 경우에는 공조 ECU가 구동모터 제어신호의 플래그 “1”의 상태를 “0”의 상태로 변환한다(S500). 한편, 구동모터의 회전수는 최소회전수로 유지되어 있는 상태이므로, 증발기의 실제온도는 다시 상승하게 된다.

그에 따라 증발기의 실제온도가 목표온도보다 소정치(α) 이상으로 높아지게 되면(S600), 공조 ECU가 구동모터 제어신호의 플래그 “0”의 상태를 “1”의 상태로 변환하게 된다(S700). 여기에서 소정치(α)는 예를 들어 0.5℃ 정도로 설정함으로써, 목표온도를 확실하게 넘어 온도가 상승한 상태가 확인된 후에 스텝업 제어를 실행하기 위함이다.

그 이후, 공조 ECU는 RPM 스텝업 제어를 실행하게 되고(S800), 따라서 증발기의 실제온도가 다시 목표온도보다 낮아지는 상태로 제어하게 된다.

본원발명에 있어서의 RPM 스텝업의 제어는 외기온도센서가 검출하는 외기온도에 따라서 구동모터의 회전수 스텝상승 제어에 있어서의 증가량을 차등적으로 가변할 수 있다.

이와 같이 차등을 둠으로써 다양한 외기온도의 분포에 따라서 차별적으로 스텝제어가 가능해지므로, 증발기 온도의 반응성이 한층 원활하게 향상될 수 있다.

본 발명은 비록 상술한 설명 및 도면에 도시된 바와 같은 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

공조장치의 증발기의 실제온도를 소정의 목표온도와 비교하는 단계;
증발기의 실제온도가 목표온도보다 낮은 경우, 압축기의 구동모터 회전수를 소정의 최소 RPM과 비교하는 단계;
압축기의 구동모터 회전수가 소정의 최소 RPM 으로 되면, 구동모터 제어신호의 플래그 “1”의 상태를 “0”의 상태로 변환하는 단계;
증발기의 실제온도가 목표온도보다 소정치이상 높아지는 경우, 구동모터 제어신호의 플래그 “0”의 상태를 “1”의 상태로 변환하는 단계; 및,
구동모터의 회전수를 스텝 상승제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 스텝 상승제어단계는 외기 온도에 따라 상이한 회전수로 상승제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조 장치의 압축기 제어 방법.