KR20190002123A - 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

상용차량에 기계식 압축기와 전동식 압축기를 적용에 적용해서 차량의 주행 상태에 따라 냉난방을 수행하는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 엔진과 연동해서 구동되어 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 냉동 사이클을 구성해서 상용차의 캡 내부를 냉방하는 냉방장치, 상기 냉방장치에 마련되는 기계식 압축기와 병렬로 배치되는 전동식 압축기, 차량의 주행 상태, 배터리의 상태 및 엔진 부하율에 기초해서 상기 기계식 압축기와 전동식 압축기의 구동을 제어하는 제어부, 침상을 난방하는 보조 히터 및 상기 제어부와의 통신을 통해 차량 시동 초기 냉간시와 무부하 상태에서 침상을 난방하도록 상기 보조 히터를 구동하는 보조 히터 제어모듈을 포함하는 구성을 마련하여, 기계식 압축기와 전동식 압축기를 엔진 구동 상태, 배터리 상태, 엔진 부하율에 따라 선택적으로 사용해서 캡 내부를 냉방하고, 보조 히터와 연계하여 엔진 시동 초기 냉간시 난방장치가 정상적으로 난방할 수 있는 냉각수 온도로 상승하기 전까지 보조 히터를 구동하여 난방할 수 있다.

Description

상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR COMMERCIAL VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용차의 주행 여부에 따라 엔진 구동형 압축기와 전동식 압축기를 선택적으로 구동해서 캡 내부를 냉난방하는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 비주행 상태에서 장기간 동안 옥내 또는 옥외에 주정차함에 따라, 에어컨이나 히터장치 및 공기 순환장치의 가동은 자동차의 주 엔진 구동과 연동되어 작동된다.
여기서, 에어컨은 벨트를 통해 엔진으로부터 동력을 전달받아 작동함에 따라, 엔진의 구동되지 않는 무시동 상태에서는 에어컨의 구동이 불가능하다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 상용차에는 주 엔진 이외에 냉방 및 난방을 위한 냉난방용 엔진이 별도로 적용되고 있다.
이에 따라, 에어컨은 냉난방용 엔진으로부터 동력을 전달받아 작동하고, 히터장치는 냉난방용 엔진이 구동된 상태에서 엔진에서 발생하는 열을 이용하여 차량 실내 공기를 가열한다.
이와 같이, 냉난방용 엔진 구동에 따라 에어컨이나 히터장치가 작동될 시 발생하는 소음으로 인해, 운전자가 자동차 내부에서 보다 편안하고 용이하게 휴식을 취하기가 어려울 뿐만 아니라, 냉난방용 엔진 구동시 발생하는 매연으로 인해 환경오염이 발생하는 문제점이 있다.
그리고 냉난방용 엔진의 무게로 인해, 냉난방용 엔진을 자동차에 설치하는 작업이 어려울 뿐만 아니라, 주행에 따른 자동차의 연비가 저하되는 문제점이 있었다.
즉, 차량 주행 중 냉난방 시스템을 동작하는 경우, 벨트의 구동력은 통상적으로 약 14㎾ 정도의 에너지 손실을 발생하고, 이로 인해 차량의 연비를 저하 시키는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 등에 무시동 냉난방 장치 기술을 개시해서 특허 출원한 바 있다.
특히, 상용 차량 및 특수 차량들은 빈번하게 장거리를 주행함에 따라, 운전자의 편의를 위해 무시동 냉난방 시스템이 필수적으로 적용되고 있다.
특허문헌 1에는 열전소자모듈, 열전소자모듈의 일면에 구비되는 제1 방열판, 실내공기 또는 외부공기를 유입하여 제1 방열판과 열교환시킨 상태로 실내로 배출시키는 송풍팬, 열전소자모듈의 타면에 구비되는 제2 방열판을 포함하여 차량의 캡 내부에 구비되는 실내유닛 및 차량의 캡 외부에 구비되어 제2 방열판의 열을 전달받아 외부공기와 열교환시키는 라디에이터, 외부공기를 유입하여 라디에이터와 열교환시킨 상태에서 외부로 배출시키는 송풍팬으로 구성되는 실외유닛을 포함하는 차량용 무시동 냉난방장치 구성이 기재되어 있다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2011-0002541호(2011년 1월 10일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2014-0083354호(2014년 7월 4일 공개) 대한민국 특허 등록번호 제10-1427920호(2014년 8월 8일 공고)
그러나 특허문헌 1을 포함하는 종래기술에 따른 무시동 냉난방 장치에 적용되는 공기 가열식 히터는 겨울철 엔진의 정지 상태에서 캡 내부의 공기만을 가열하는 기능을 가짐에 따라, 여름철에는 불필요하고, 상용차의 캡에 마련되는 베드에 별도의 열선을 설치해서 난방해야 하는 문제점이 있었다.
그리고 공기 가열식 히터는 캡 내부의 실내 공기를 가열함에 따라 실내가 건조해져 겨울철 운전자의 호흡시 불편함을 발생시키고, 난방 동작시 발생하는 소음으로 인해 운전자의 취침을 방해하는 문제점이 있었다.
또, 베드에 열선을 설치해서 난방하는 경우에는 열선 작동 중 과열 또는 합선 등의 사고로 인한 화재 발생의 위험이 높아지고, 차량 배터리의 과도한 소모로 인해 배터리 수명에 악영향을 주며, 운전자가 전자파에 노출됨에 따라 운전자의 피로회복을 방해하는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 무시동 냉난방 장치는 배터리의 방전 특성으로 인해 방전종지전압 이상의 방전이 불가능함에 따라, 장시간 냉방이 불가능하고, 배터리의 수명을 급격하게 저하시키는 문제점이 있었다.
한편, 상기의 특허문헌 2 및 특허문헌 3에는 엔진에 연동하는 기계식 압축기와 함께, 배터리 전원을 공급받아 구동하는 전동식 압축기를 동시에 적용하는 구성이 기재되어 있다.
그러나 특허문헌 2 및 특허문헌 3은 아이들 스탑 기능을 구비한 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 적용되는 것으로, 일반적인 상용차량에 적용하기에 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 무시동 냉난방 장치는 전동식 압축기의 성능을 높이기 위해 승압 목적의 DC-DC 컨버터를 적용하고, 차량의 공기조화 시스템과 연동해서 전동식 압축기를 구동하여 무시동 냉방을 수행할 수 있으나, 무시동 상태에서의 난방을 위해서는 별도의 독립된 보조 히터를 추가 장착해서 구동해야 한다.
이와 같이, 종래기술에 따른 무시동 냉난방 장치는 제품의 부피가 크고 내부 소자의 크기도 큰 DC-DC 컨버터를 적용하고, 높은 소비전류를 사용하여 24V에서 110V 또는 240V로 변환함에 따라, 진동에 취약하고, 발열도 심하여 품질문제를 야기하는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 무시동 냉난방 장치는 시동 또는 연비 저감을 위해 전동식 압축기를 적용한 냉방시스템을 구현하였으나, 난방 시스템이 연동되지 않는다.
이로 인해, 종래기술에 따른 무시동 냉난방 장치는 무시동 상태에서 고객이 캡 시트 후측에 마련된 침상에서 대시보드에 설치된 조작패설까지 직접 이동해서 별도의 보조 히터를 가동하거나, 초기 냉간 주행 시 난방을 위해 보조 히터 가동 여부를 조작해야 하는 번거로움이 있었다.
따라서 상용차에 엔진과 연동하여 동작하는 기계식 압축기와 배터리 전원을 공급받아 동작하는 전동식 압축기를 동시에 적용하고, 차량 주행시에는 배티리 상태 및 엔진 부하율에 따라 각 압축기의 구동을 선택적으로 제어하며, 무시동 상태에서는 전동식 압축기를 가동해서 효율적으로 냉난방을 수행할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상용차량에 기계식 압축기와 전동식 압축기를 적용에 적용해서 차량의 주행 상태에 따라 냉난방을 수행하는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 차량의 주행시에는 배터리 상태 및 엔진 부하율에 따라 기계식 압축기와 전동식 압축기의 구동을 제어하고, 무시동 상태에서는 전동식 압축기를 가동하여 냉난방 효율 및 연비를 향상시킬 수 있는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전동식 압축기를 차량의 배터리 전원으로 직접 구동하고, 진동 및 발열을 최소화할 수 있는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 동절기에 엔진 시동 초기 냉간 및 엔진 정지 상태에서 보조 히터를 구동해서 차량 실내를 난방하고, 열간으로 전환되면 엔진 냉각수의 열을 이용해서 차량 실내를 난방하는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 침상에서 냉난방 장치를 직접 조작할 수 있는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 상용차용 냉난방 시스템은 엔진과 연동해서 구동되어 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 냉동 사이클을 구성해서 상용차의 캡 내부를 냉방하는 냉방장치, 상기 냉방장치에 마련되는 기계식 압축기와 병렬로 배치되는 전동식 압축기, 차량의 주행 상태, 배터리의 상태 및 엔진 부하율에 기초해서 상기 기계식 압축기와 전동식 압축기의 구동을 제어하는 제어부, 침상을 난방하는 보조 히터 및 상기 제어부와의 통신을 통해 차량 시동 초기 냉간시와 무부하 상태에서 침상을 난방하도록 상기 보조 히터를 구동하는 보조 히터 제어모듈을 포함하고, 상기 제어부는 냉방 모드 설정 상태에서 엔진의 회전수가 미리 설정된 설정 회전수를 초과하면, 차량의 주행 상태로 판단하여 주행 모드로 진입해서 상기 기계식 압축기 또는 전동식 압축기를 선택적으로 구동해서 냉방 운전하며, 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면, 엔진의 무시동 상태로 판단하여 무시동 모드로 진입해서 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 상용차용 냉난방 시스템은 엔진과 연동해서 구동되어 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 냉동 사이클을 구성해서 상용차의 캡 내부를 냉방하는 냉방장치, 상기 냉방장치에 마련되는 기계식 압축기와 병렬로 배치되는 전동식 압축기, 차량의 주행 상태, 배터리의 상태 및 엔진 부하율에 기초해서 상기 기계식 압축기와 전동식 압축기의 구동을 제어하는 제어부, 침상을 난방하는 보조 히터 및 침상의 일측에 마련되고 상기 제어부와의 양방향 통신을 통해 차량 시동 초기 냉간시와 무부하 상태에서 침상을 난방하도록 상기 보조 히터를 구동하는 보조 히터 제어모듈을 포함하고, 상기 보조 히터 제어모듈은 무시동 상태에서 사용자의 조작에 의해 설정된 침상의 난방온도 및 냉방 온도를 상기 제어부로 송신하며, 상기 제어부은 사용자의 조작에 의해 설정된 냉방 온도와 침상의 난방온도를 상기 보조 히터 제어모듈로 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법은 (a) 조작부를 통해 상용차용 냉난방 시스템의 온 조작명령이 입력되면, 냉방 모드 설정상태인지를 검사하는 단계, (b) 상기 (a)단계의 검사결과 냉방 모드 설정상태이면, 엔진의 회전수가 미리 설정된 설정 회전수를 초과하는지를 검사하는 단계, (c) 상기 (b)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수를 초과하면, 차량의 주행상태로 판단해서 주행 모드로 진입하고, 차량의 주행상태 및 엔진 부하율에 기초해서 엔진에 연동해서 구동되는 기계식 압축기 또는 배터리 전원을 공급받아 구동되는 전동식 압축기를 선택적으로 구동해서 상용차의 캡 내부 공간을 냉방하는 단계, (d) 상기 (b)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면, 엔진의 무시동 상태로 판단해서 무부하 모드로 진입하고, 차량의 태양센서로부터 수신된 태양부하에 기초해서 주간 모드 또는 야간 모드로 진입하여 배터리의 상태에 기초해서 상기 전동식 압축기를 구동해서 상용차의 캡 내부 공간을 냉방하는 단계, (e) 상기 (a)단계의 검사결과 난방 모드 설정상태이면, 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수를 초과하는지를 검사하는 단계, (f) 상기 (e)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수를 초과하면, 차량의 주행상태로 판단해서 주행 모드로 진입하고, 차량의 엔진부하율과 냉각수 온도에 기초하여 침상을 난방하는 보조 히터를 구동해서 난방 운전하는 단계 및 (g) 상기 (e)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면 엔진의 무시동 상태로 판단하여 무부하 모드로 진입하고, 현재 차량의 실내온도과 설정온도의 온도차에 기초해서 상기 보조 히터를 구동해서 난방 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법에 의하면, 기계식 압축기와 DC-DC 컨버터 없이 배터리 전원을 직접 공급받아 구동되는 전동식 압축기를 마련하고, 엔진 구동 상태, 배터리 상태, 엔진 부하율에 따라 선택적으로 사용해서 캡 내부를 냉방할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 무시동 상태와 주행 중 차량 실내 온도가 미리 설정된 기준온도 이하인 경우 전동식 압축기를 구동해서 캡 내부를 냉방함으로써, 편의 성을 증대하고 차량의 연비를 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 의하면, 침상에 설치되는 보조 히터와 연계하여 엔진 시동 초기 냉간시 난방장치가 정상적으로 난방할 수 있는 냉각수 온도로 상승하기 전까지 보조 히터를 구동하여 난방함으로써, 사용자의 만족감 및 편의성을 증대할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 무시동 상태에서 냉방 시 태양센서로부터 태양부하를 입력받아 주간 모드와 야간 모드로 구분하여 야간 모드시 실내 온도 유지 조건을 통해 한정된 배터리의 충전용량에서 사용시간을 증대하고, 전력 사용 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 무시동 상태에서 사용자가 침상에서 냉난방 장치의 구동을 조작 가능하게 함으로써, 고객 편의성을 증대할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템 및 그가 적용되는 상용차의 구성도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 전동식 압축기와 기계식 압축기를 듀얼로 구성하고, DC-DC 컨버터적용없이 차량의 배터리로부터 공급되는 약 24V의 배터리 전원을 직접 전동식 압축기에 직접 공급해서 구동하며, 응축기에서 압축된 냉매를 2개 압축기 중에서 어느 하나에 선택적으로 전달하여 상용차의 캡 내부를 냉방하고, 보조 히터와 연동해서 난방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템 및 그가 적용되는 상용차의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(도면 미도시)과 연동해서 구동되어 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 냉동 사이클을 구성해서 상용차의 캡 내부를 냉방하는 냉방장치(20), 냉방장치(20)에 마련되는 기계식 압축기(21)와 병렬로 배치되는 전동식 압축기(30) 및 차량의 주행 상태, 배터리(50)의 상태 및 엔진 부하율에 기초해서 기계식 압축기(21)와 전동식 압축기(30)의 구동을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템은 침상을 난방하는 보조 히터(60) 및 제어부(40)와의 통신을 통해 차량 시동 초기 냉간시와 무부하 상태에서 침상을 난방하도록 보조 히터(60)를 구동하는 보조 히터 제어모듈(61)을 더 포함한다.
이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템(10)은 제어부(40)의 제어신호에 따라 전동식 압축기(30)의 구동을 제어하는 컨트롤러(31), 상용차용 냉난방 시스템(10)의 동작을 제어하기 위해 조작명령을 입력받는 조작부(41) 및 스마트 기기(70)와 통신하는 통신부(42)를 더 포함할 수 있다.
냉방장치(20)는 벨트를 통해 엔진의 출력을 전달받아 구동되어 기체 상태의 냉매를 압축하는 기계식 압축기(21), 기계식 압축기(21) 또는 전동식 압축기(30)에 의해 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(22), 응축된 액체 상태의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(23) 및 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기(24)를 포함한다.
여기서, 증발기(24)와 기계식 압축기(21) 및 전동식 압축기(30) 사이에는 증발된 냉매를 기계식 압축기(21)와 전동식 압축기(30)로 공급하도록 연결하는 제1 연결부재(25)가 설치되고, 기계식 압축기(21) 및 전동식 압축기(30)와 응축기 사이에는 기계식 압축기(21)와 전동식 압축기(30)에서 압축된 냉매를 응축기(30)로 공급하도록 연결하는 제2 연결부재(26)가 설치될 수 있다.
그리고 전동식 압축기(30)와 제2 연결부재(26) 사이에는 전동식 압축기(30)에서 압축된 냉매를 응축기(22)를 향해 일측 방향으로만 흐르게 하여 역류를 방지하는 체크밸브(27)가 마련될 수 있다.
제1 및 제2 연결부재(25,26)는 각각 T형 연결조인트 부재로 마련될 수 있다.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부의 제어신호에 따라 개폐 동작하는 전자식 삼방밸브를 제1 및 제2 연결부재에 적용하도록 변경될 수 도 있다.
상용차에 적용되는 배터리(50)는 차량 주행시 발전기(도면 미도시)에서 발전한 전원을 공급받아 충전하고, 약 24V의 전압레벨을 갖는 배터리 전원을 방전한다.
이러한 배터리(50)에는 배터리 전원의 전압레벨과 배터리(50)의 충전상태를 감지하는 배터리 감지센서(51)가 마련될 수 있다.
배터리 감지센서(50)는 배터리 전원의 전압, 전류, 온도값을 측정하고, 배터리의 충전 상태, 건강 상태 및 기능 상태를 제공하는 지능형 배터리 센서(intelligent battery sensor)로 마련될 수 있다
배터리 감지센서(51)의 감지신호는 전동식 압축기(30)를 구동하는 컨트롤러(31)로 전달되며, 제어부(40)는 컨트롤러(31)와의 통신을 통해 상기 감지신호를 수신할 수 있다.
기계식 압축기(21)는 벨트를 통해 엔진의 출력을 전달받아 구동되고, 일반적인 하드와이어(hardwire)를 통해 제어부(40)와 통신 가능하게 연결되며, 제어부(40)의 제어신호에 따라 온/오프 구동될 수 있다.
전동식 압축기(30)는 배터리 전원을 직접 공급받아 구동되고, 컨트롤러(31)는 차량의 CAN 통신을 통해 제어부(40)와 통신을 수행할 수 있다.
그래서 컨트롤러(31)는 제어부(40)의 제어신호에 따라 전동식 압축기(30)에 마련된 모터(도면 미도시)의 구동 여부 및 구동속도를 제어하고, 상기 모터의 구동 상태 및 속도정보를 제어부(40)로 피드백할 수 있다.
이러한 기계식 압축기(21)와 전동식 압축기(30)는 선택적으로 구동됨에 따라, 제어부(40)는 제1 및 제2 연결부재(25,26)가 전자식 삼방밸브로 마련되는 경우, 구동하고자 하는 어느 하나의 압축기에 냉매를 공급하거나, 구동된 압축기에서 압축된 냉매를 응축기(22)로 공급하도록 제1 및 제2 연결부재(25,26)의 동작을 제어하는 제어신호를 발생할 수도 있다.
그리고 제어부(40)는 전동식 압축기(30)에 마련된 모터의 회전수를 제어하는 제어신호를 발생한다.
이러한 제어부(40)는 차량에 적용되는 냉방장치(20)와 난방장치의 구동을 통합 제어하는 통합 제어기로 마련될 수 있다.
상기 통합 제어기는 전자동 온도조절장치(FATC, Full Automatic Temperature Control)가 적용된 차량에서 송풍 방향, 송풍량, 실내 온도 및 외기 온도의 유입상태를 자동으로 조절하여 외부 환경과 무관하게 실내 공간을 쾌적하게 유지하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(40)는 응축기(22)에 마련된 팬 모터(도면 미도시)의 구동을 제어하고, 증발기(24)에 마련된 블로어 모터(도면 미도시)의 구동을 제어해서 풍량을 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(40)는 종래에 듀얼 압력 스위치 대신에, 응축기(22)에 마련된 자동 압력 변환기(Automotive Pressure Transducer)로부터 냉매 압력정보를 수신해서 팬모터의 온,오프 및 블로워 모터의 온,오프 제어할 수 있다.
이러한 제어부(40)는 CAN 통신을 통해 차량의 메인 제어부(도면 미도시)와 통신을 수행하고, 차량에 마련되는 각 감지센서(도면 미도시)의 감지신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 차량에는 외기온도를 감지하는 외기온도센서(Ambient Temperature Sensor), 차량으로 흡입되는 흡기의 온도를 감지하는 흡기온도센서(Intake Air Temperature Sensor), 흡기유량센서, 태양센서(sun sensor), 냉각수 온도를 감지하는 수온센서(Water Temperature Sensor), 엔진의 회전수를 감지하는 회전수 센서, 스로틀의 개도량을 감지하는 스로틀 감지센서 등 다양한 감지센서가 마련될 수 있다.
그래서 제어부(40)는 각 감지센서를 통해 전달되는 감지신호에 기초해서 차량의 주행상태, 배터리(50)의 상태 및 엔진 부하율에 따라 기계식 압축기(21)와 전동식 압축기(30)를 선택적으로 구동해서 차량의 실내, 즉 캡 내부를 냉방하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(40)는 엔진의 회전수가 미리 설정된 설정회전수를 초과하는 경우, 차량의 주행 상태로 판단하고, 주행 모드로 진입해서 기계식 압축기(21) 또는 전동식 압축기(30)를 선택적으로 구동해서 냉방하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(40)는 냉방 모드 설정 상태에서 엔진의 rpm이 상기 설정회전수로 설정되는 '380'을 초과하면 주행 모드로 진입하고, '380' 이하이면 무시동 모드로 진입할 수 있다.
그리고 제어부(40)는 주행 모드로 진입하는 경우, 엔진 부하율과 배터리(40)의 상태 및 설정온도와 현재 차량의 실내온도의 차에 따라 기계식 압축기(21) 또는 전동식 압축기(30)의 구동을 제어해서 냉방하도록 제어할 수 있다.
반면, 제어부(40)는 엔진의 회전수가 설정회전수 이하이면, 엔진의 무시동 상태로 판단하고, 무시동 모드로 진입해서 배터리(50)의 충전상태와 엔진 부하율에 따라 전동식 압축기(30)를 구동해서 냉방하도록 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(40)는 차량의 태양센서로부터 전달되는 태양부하(sun load)를 수신하고, 수신된 태양부하에 기초해서 주간 모드 또는 야간 모드로 진입해서 전동식 압축기(30)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(40)는 수신된 태양부하가 설정값, 예컨대 '0'보다 크면 주간 모드로 진입하고, 태양부하가 '0'이면 야간 모드로 진입하며, 배터리(50)에서 공급되는 배터리 상태, 즉 배터리 전원의 전압레벨과 배터리(50)의 충전상태(SoC, state of charge)에 따라 전동식 압축기(30)를 구동해서 냉방하도록 제어할 수 있다.
그리고 제어부(40)는 냉방 모드 오프 시, 즉 난방 모드 설정 상태에서 보조 히터 제어모듈(61)과 통신하고, 냉각수 온도 및 설정온도와 현재 차량의 실내온도 차에 따라 차량의 난방장치 또는 보조 히터(60)를 구동해서 난방하도록 제어할 수 있다.
보조 히터 제어모듈(61)은 조작유닛(도면 미도시)을 통해 입력된 사용자의 조작에 따라 침상의 온도를 설정받고, 설정된 온도를 제어부(40)로 전송하고, 제어부(40)로부터 보조 히터(60)의 구동을 제어하는 제어신호를 수신해서 보조 히터(60)를 구동할 수 있다.
이를 위해, 보조 히터 제어모듈(61)과 제어부(40)는 CAN 통신 방식으로 양방향 통신 가능하게 연결될 수 있다.
이러한 보조 히터 제어모듈(61)과의 상기 조작유닛은 사용자가 용이하게 동작할 수 있도록, 침상에 마련될 수 있다.
조작부(41)는 냉난방 시스템(10)을 온 또는 오프하고, 캡 내부의 실내온도를 설정하며, 냉방 모드 또는 난방 모드를 설정하는 복수의 스위치 또는 버튼을 포함할 수 있다.
이러한 조작부(41)는 센터페시아에 설치되고, 계기판이나 조작부(41)에는 냉난방 시스템(10)의 동작상태 및 배터리(50)의 충전을 안내하는 복수의 경고등이 마련될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제어부와 보조 히터 제어모듈을 양방향 통신 가능하게 연결함에 따라, 무시동 상태에서 제어부를 이용해서 보조 히터의 구동을 제어할 수 있고, 보조 히터 제어모듈을 이용해서 보조 히터뿐만 아니라, 냉방장치의 구동을 제어할 수 있다.
통신부(42)는 상용차용 냉난방 시스템(10)를 조작하기 위한 전용 어플리케이션이 설치된 스마트 기기(70)와 통신할 수 있다.
이러한 스마트 기기(70)는 스마트 폰이나 태블릿 PC, 노트북과 같이 통신 기능을 갖는 개인 휴대 단말로 마련되고, 상기 전용 어플리케이션은 운전자의 인증 과정을 거쳐 차량의 통신부(42)와 통신을 수행하여 사용자가 운전석 이외의 장소, 예컨대 캡 시트 후측의 마련된 침상에서 상용차용 냉난방 시스템(10)을 조작할 수 있게 한다.
다음, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법을 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 2에는 냉방 모드가 설정된 상태에서 주행 모드로 냉방하는 과정이 도시되어 있고, 도 3에는 무시동 모드로 냉방하는 과정이 도시되어 있으며, 도 4에는 난방 모드가 설정된 상태에서 난방하는 과정이 도시되어 있다.
도 2의 S10단계에서 조작부(41)를 통해 냉난방 시스템(10)을 구동하기 위해 온 조작신호가 입력되면, 제어부(40)는 조작부에 마련된 스위치 또는 버튼 조작에의해 냉방 모드가 설정된 상태인지를 검사한다(S12).
S12단계의 검사결과 냉방 모드의 오프 상태, 즉 난방 모드가 설정된 상태이면, 제어부(40)는 도 4의 S70단계로 진행한다.
반면, S12단계의 검사결과 냉방 모드로 설정된 상태이면, 제어부(40)는 엔진 회전수 센서의 감지신호를 이용해서 차량의 주행 상태를 판단한다(S14).
즉, 제어부(40)는 감지된 엔진의 회전수가 미리 설정된 설정회전수를 초과하면, 차량의 주행상태로 판단하고, 주행 모드로 진입해서 아래의 S16단계로 진행한다.
상기 설정회전수는 약 350 내지 400rpm으로 설정될 수 있다.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 설정회전수는 약 0 내지 800rpm 등으로 다양하게 변경될 수 있다.
반면, 제어부(40)는 감지된 엔진 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면 엔진의 무시동 상태로 판단하고, 무시동 모드로 진입해서 도 3의 S40단계로 진행한다.
즉, 본 발명은 이그니션 키가 오프 조작된 상태에서도 조작부를 통해 온 조작신호가 입력되면, 무시동 모드로 진입해서 냉난방 시스템을 구동시켜 상용차의 캡 내부를 냉방할 수 있다.
S16단계에서 제어부(40)는 기계식 압축기(21)를 구동하고, 냉방장치(20)에 마련된 응축기(22)와 팽창밸브(23) 및 증발기(24)를 이용한 냉동 사이클을 통해 냉매와 열 교환을 통해 냉각된 공기를 상용차의 캡 내부로 공급해서 냉방하도록 제어한다.
이와 같이 주행 모드에서 냉방을 수행하는 과정에서, 제어부(40)는 엔진 부하율 및 설정온도와 현재 차량의 실내온도의 온도차에 따라 기계식 압축기(21)와 전동식 압축기(30)를 선택적으로 구동하도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 엔진 부하율은 스로틀을 통해 흡입되는 공기량과 최대 공기량을 이용해서 산출될 수 있다.
상세하게 설명하면, S18단계에서 제어부(40)는 미리 설정된 제1 설정시간, 예컨대 10초 동안 엔진 부하가 미리 설정된 제1 부하율, 예컨대 10% 이상을 유지하는지를 검사한다.
S18단계의 검사결과 엔진 부하가 제1 부하율 이상을 유지하면, 제어부(40)는 온도차(ΔT)가 미리 설정된 제1 설정온도 미만이고, 배터리(45)의 충전상태, 즉 충전률이 미리 설정된 제1 충전율을 초과하는지를 검사한다(S20).
상기 온도차는 현재 캡 내부의 실내온도에서 캡 내부를 냉방하고자 설정되는 설정온도의 차를 말하고, 상기 제1 설정온도는 약 1℃로 설정되며, 상기 제1 충전율은 약 80%로 설정될 수 있다.
S20단계의 검사결과 온도차가 제1 설정온도 미만이고 배터리 충전율이 제1 충전율을 초과하면, S22단계에서 제어부(40)는 전동식 압축기(30)를 구동하고, 전동식 압축기(30)의 구동상태를 안내하는 경고등을 점등하도록 제어한다(S24).
이때, 증발기(24)에서 증발된 냉매는 제1 연결부재(25)를 통해 전동식 압축기(30)에 공급되고, 전동식 압축기(30)에서 압축된 냉매는 제2 연결부재(26)를 통해 응축기(22)로 공급된다. 여기서, 냉매의 흐름은 전동식 압축기(30)와 제2 연결부재(26) 사이에 설치된 체크밸브에 의해 제어된다.
한편, S18단계의 검사결과 엔진 부하가 제1 부하율 미만이거나, S20단계의 검사결과 온도차가 제1 설정온도 이상인 경우, 제어부(40)는 S16단계로 진행해서 이후 단계를 반복 수행하도록 제어한다.
S26단계에서 제어부(40)는 미리 설정된 제2 설정시간, 예컨대 60초 동안 엔진 부하가 상기 제1 부하율 미만인지를 검사한다.
S26단계의 검사결과 엔진 부하율이 제1 부하율 미만을 유지하면, 제어부(40)는 온도차(ΔT)가 미리 설정된 제2 설정온도를 초과하는지를 검사한다(S28).
상기 제2 설정온도는 상기 제1 설정온도보다 높게 약 3℃로 설정될 수 있다.
만약, S26단계의 검사결과 엔진 부하가 제1 부하율 이상이거나, S28단계의 검사결과 온도차가 제2 설정온도 이하이면, 제어부(40)는 S22단계 내지 S28단계를 반복 수행하도록 제어한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 설정온도는 조작부(41)나 보조 히터 제어모듈(61)에 마련된 조작유닛, 또는 통신부(41)와의 통신을 통해 스마트 기기(70)를 이용해서 사용자로부터 설정될 수 있다.
반면, S28단계의 검사결과 온도차가 제2 설정온도를 초과하면, S30단계에서 제어부(40)는 조작부(41)를 통해 냉난방 시스템(10)의 구동을 중지하도록 오프 조작명령이 입력되는지를 검사하고, 오프 조작명령이 입력될 때까지 S14단계 내지 S30단계를 반복 수행하도록 제어한다.
만약, S30단계의 검사결과 오프 조작명령이 입력되면, 제어부(40)는 상용차용 냉난방 시스템(10)의 구동을 중지하고 종료한다.
한편, 무시동 모드에서 제어부(40)는 태양부하에 따라 주간 모드 또는 야간 모드로 진입하고, 배터리(50)의 상태, 즉 배터리(50)에서 방전되는 배터리 전원의 전압레벨(이하 '배터리 전압'이라 함)과 배터리(50)의 충전 상태에 따라 전동식 압축기(30)의 구동을 제어해서 상용차의 캡 내부를 냉방하거나, 배터리(50)의 충전을 안내하도록 제어할 수 있다.
상세하게 설명하면, 도 3의 S40단계에서 제어부(40)는 차량에 마련된 태양센서로부터 감지신호를 수신하고, 수신된 감지신호에 대응되는 현재 태양부하가 주간 모드 또는 야간 모드를 판단하기 위해 미리 설정된 설정부하를 초과하는지를 검사한다.
S40단계의 검사결과 현재 태양부하가 상기 설정부하를 초과하면, 제어부(40)는 주간 모드로 진입한다(S42).
예를 들어, 상기 설정부하는 '0'%로 설정될 수 있다.
S44단계에서 제어부(40)는 배터리 전압이 미리 설정된 제1 설정전압, 예컨대 23.5V를 초과하고, 배터리(50)의 충전상태(State of Charge)가 제2 충전율, 예컨대 70%를 초과하는지를 검사한다.
S44단계의 검사결과 배터리 전압이 제1 설정전압을 초과하고 배터리(50)의 충전상태가 제2 충전율을 초과하는 경우, 제어부(40)는 전동식 압축기(30)를 구동하고, 냉방장치(20)에 마련된 응축기(22)와 팽창밸브(23) 및 증발기(24)를 이용한 냉동 사이클을 통해 냉매와 열 교환을 통해 냉각된 공기를 상용차의 캡 내부로 공급해서 냉방하도록 제어한다(S46).
그리고 제어부(40)는 전동식 압축기(30)의 구동상태를 안내하는 경고등을 점등하도록 제어한다(S48).
이때, 증발기(24)에서 증발된 냉매는 제1 연결부재(25)를 통해 전동식 압축기(30)에 공급되고, 전동식 압축기(30)에서 압축된 냉매는 제2 연결부재(26)를 통해 응축기(22)로 공급된다.
이와 같이, 무시동 모드에서 냉방을 수행하는 과정에서, 제어부(40)는 배터리 전압이 과방전으로 인한 배터리 손상을 방지하기 위해 미리 설정된 제2 설정전압, 예컨대 22.5V를 초과하고, 배터리(50)의 충전상태가 제3 충전율, 예컨대 50%를 초과하며, 온도차가 상기 제1 설정온도 미만인지를 검사한다(S50).
S50단계의 검사결과 배터리 전압이 제2 설정전압을 초과하고, 배터리(50)의 충전상태가 제3 충전율을 초과하며, 온도차가 제1 설정온도 미만인 경우, 제어부(40)는 S46단계 내지 S50단계를 반복 수행하도록 제어한다.
반면, S44단계의 검사결과 배터리 전압이 제1 설정전압 이하이거나 배터리(50)의 충전상태가 제2 충전율 이하인 경우 및 S50단계의 검사결과 배터리 전압이 제2 설정전압 이하이거나 배터리(50)의 충전상태가 제3 충전율 이하, 또는 온도차가 제1 설정온도 이상인 경우, 제어부(50)는 전동식 압축기(30)의 구동을 중지하고, 배터리(50)의 충전이 필요함을 안내하도록 경고등을 점등하도록 제어한다(S52).
한편, S40단계의 검사결과 태양부하가 상기 설정부하 이하인 경우, 제어부는 야간 모드로 진입한다(S60).
S62단계에서 제어부(40)는 배터리 전압이 상기 제1 설정전압을 초과하고, 배터리(50)의 충전상태가 제2 충전율을 초과하는지를 검사한다.
S62단계의 검사결과, 배터리 전압이 제1 설정전압을 초과하고 배터리(50)의 충전상태가 제2 충전율을 초과하는 경우, 제어부(40)는 전동식 압축기(30)를 구동하고, 냉방장치(20)에 마련된 응축기(22)와 팽창밸브(23) 및 증발기(24)를 이용한 냉동 사이클을 통해 냉매와 열 교환을 통해 냉각된 공기를 상용차의 캡 내부로 공급해서 냉방하도록 제어한다(S64).
이때, 제어부(40)는 전동식 압축기(30)의 구동상태를 안내하는 경고등을 점등하도록 제어한다(S66). 이때, 증발기(24)에서 증발된 냉매는 제1 연결부재(25)를 통해 전동식 압축기(30)에 공급되고, 전동식 압축기(30)에서 압축된 냉매는 제2 연결부재(26)를 통해 응축기(22)로 공급된다.
이와 같이, 무시동 모드에서 냉방을 수행하는 과정에서, 제어부(40)는 배터리 전압이 상기 제2 설정전압을 초과하고, 배터리(50)의 충전상태가 상기 제3 충전율을 초과하며, 온도차가 상기 제1 설정온도 미만인지를 검사한다(S68).
S68단계의 검사결과 배터리 전압이 제2 설정전압을 초과하고, 배터리(50)의 충전상태가 제3 충전율을 초과하며, 온도차가 제1 설정온도 미만인 경우, 제어부(40)는 S64단계 내지 S68단계를 반복 수행하도록 제어한다.
반면, S62계의 검사결과 배터리 전압이 제1 설정전압 이하이거나 배터리(50)의 충전상태가 제2 충전율 이하인 경우 및 S68단계의 검사결과 배터리 전압이 제2 설정전압 이하이거나 배터리(50)의 충전상태가 제3 충전율 이하, 또는 온도차가 제1 설정온도 이상인 경우, 제어부(50)는 S52단계로 진행해서 전동식 압축기(30)의 구동을 중지하고, 배터리(50)의 충전이 필요함을 안내하도록 경고등을 점등하도록 제어한다.
이와 같이 제어부(40)는 전동식 압축기(30)의 구동을 종료한 후, 도 2의 S30단계 이후로 진행해서 상용차용 냉난방 시스템(10)의 구동을 종료한다.
한편, S12단계의 검사결과 냉방모드의 오프 상태, 즉 난방모드가 설정된 상태이면, 제어부(40)는 도 4의 S70단계로 진행해서 엔진 회전수, 냉각수 온도, 온도차에 기초해서 난방장치 또는 보조 히터(50)를 선택적으로 구동하여 캡 내부를 난방할 수 있다.
상세하게 설명하면, 도 4의 S70단계에서 제어부(40)는 엔진 회전수 센서의 감지신호를 이용해서 차량의 주행 상태를 판단한다.
즉, 제어부(40)는 감지된 엔진의 회전수가 상기 설정회전수를 초과하면, 차량의 주행상태로 판단하고, 주행 모드로 진입해서 S72단계로 진행한다.
반면, 제어부(40)는 감지된 엔진 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면 엔진의 무시동 상태로 판단하고, 무시동 모드로 진입해서 아래에서 설명할 S80단계로 진행한다.
즉, 본 발명은 이그니션 키가 오프 조작된 상태에서도 조작부를 통해 온 조작신호가 입력되면, 무시동 모드로 진입해서 냉난방 시스템을 구동시켜 상용차의 캡 내부를 난방할 수 있다.
S72단계에서 제어부(40)는 차량의 수온센서로부터 수신되는 냉각수 온도가 엔진 시동 초기 냉간시인지를 판단하기 위해 미리 설정된 제3 설정온도 미만인지와 상기 온도차가 보조 히터(50)를 구동하기 위해 미리 설정된 제4 설정온도 미만인지를 검사한다.
상기 제3 설정온도는 난방장치를 이용해서 난방이 가능한 냉각수의 온도로 설정되며, 본 실시 예에서는 약 30℃로 설정되고, 상기 제4 설정온도는 약 -15℃로 설정될 수 있다.
여기서, 상기 제3 및 제4 설정온도는 보조 히터 제어모듈(61)에 마련된 조작유닛이나 통신부(41)와의 통신을 통해 스마트 기기(70)를 이용해서 사용자로부터 설정될 수 있다.
물론, 본 발명은 운전자가 센터페시아에 마련된 조작부를 이용해서 제3 및 제4 설정온도를 설정할 수도 있다.
만약, S72단계의 검사결과 냉각수 온도가 제3 설정온도 이상이거나, 상기 온도차가 제4 설정온도 이상이면, 제어부(40)는 S78단계로 진행해서 보조 히터(50)의 구동을 중지하도록 제어한다.
반면, S72단계의 검사결과 냉각수 온도와 온도차가 각각 제3 및 제4 설정온도 미만이면, 제어부(40)는 보조 히터(50)를 구동하도록 제어신호를 발생한다.
그러면, 보조 히터 제어모듈(51)은 제어부(40)의 제어신호에 따라 보조 히터(51)를 구동하고, 침상의 온도가 조작부(41)를 통해 사용자로부터 입력된 설정온도로 가열하도록 보조 히터(50)의 구동을 제어한다(S74).
S76단계에서 제어부(40)는 냉각수 온도가 상기 제3 설정온도 이상인지를 검사하고, 제3 설정온도 이상이 될 때까지 S74단계 및 S76단계를 반복 수행하도록 제어한다.
반면, S76단계의 검사결과 냉각수 온도가 상기 제3 설정온도 이상이면, 제어부(40)는 보조 히터(50)의 구동을 중지하고, 난방장치를 구동해서 캡 내부를 난방하도록 제어한다.
이와 같이, 본 발명은 엔진 시동 초기 냉간 시 보조히터를 구동해서 캡 내부를 난방함으로써, 난방장치가 정상적으로 캡 내부를 난방할 있도록 냉각수 온도가 상승하기 전까지 캡 내부를 난방해서 사용자의 만족감 및 편의성을 증대할 수 있다.
한편, S70단계에서 무시동 상태로 판단되면, S80단계에서 제어부(40)는 상기 온도차가 상기 제4 설정온도 미만인지를 검사한다.
S80단계의 검사결과 상기 온도차가 상기 제4 설정온도를 이상인 경우, 제어부(40)는 보조 히터(50)를 구동하도록 제어신호를 발생한다.
그러면, 보조 히터 제어모듈(51)은 제어부(40)의 제어신호에 따라 보조 히터(500를 구동하고, 침상의 온도가 조작부(41)를 통해 사용자로부터 입력된 설정온도로 가열하도록 보조 히터(50)의 구동을 제어한다(S82).
S84단계에서 제어부(40)는 냉각수 온도가 약 -5℃로 상기 제4 설정온도에 비해 작게 설정된 제5 설정온도 미만인지를 검사하고, 상기 제5 설정온도 미만이 될 때까지 S82단계 및 S84단계를 반복 수행하도록 제어한다.
반면, S80단계의 검사 결과 상기 온도차가 제4 설정온도 이상이거나, S84단계의 검사결과 냉각수 온도가 상기 제5 설정온도 이상이면, 제어부(40)는 보조 히터(50)의 구동을 중지한다.
이와 같이 제어부(40)는 보조 히터(50)의 구동을 종료한 후, 도 2의 S30단계 이후로 진행해서 상용차용 냉난방 시스템(10)의 구동을 종료한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 기계식 압축기와 DC-DC 컨버터 없이 배터리 전원을 직접 공급받아 구동되는 전동식 압축기를 마련하고, 엔진 구동 상태, 배터리 상태, 엔진 부하율에 따라 선택적으로 사용해서 캡 내부를 냉방할 수 있다.
그리고 본 발명은 무시동 상태와 주행 중 차량 실내 온도가 미리 설정된 기준온도 이하인 경우 전동식 압축기를 구동해서 캡 내부를 냉방함으로써, 편의성을 증대하고 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명은 침상에 설치되는 보조 히터와 연계하여 엔진 시동 초기 냉간시 난방장치가 정상적으로 난방할 수 있는 냉각수 온도로 상승하기 전까지 보조 히터를 구동하여 난방함으로써, 사용자의 만족감 및 편의성을 증대할 수 있다.
또한, 본 발명은 무시동 상태에서 냉방 시 태양센서로부터 태양부하를 입력받아 주간 모드와 야간 모드로 구분하여 야간 모드시 실내 온도 유지 조건을 통해 한정된 배터리의 충전용량에서 사용시간을 증대하고, 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 무시동 상태에서 사용자가 침상에서 냉난방 장치의 구동을 조작 가능하게 함으로써, 고객 편의성을 증대할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 기계식 압축기와 DC-DC 컨버터 없이 배터리 전원을 직접 구동되는 전동식 압축기를 마련하고, 엔진 구동 상태, 배터리 상태, 엔진 부하율에 따라 선택적으로 사용해서 캡 내부를 냉방하며, 침상에 설치되는 보조 히터와 연계하여 엔진 시동 초기 냉간시 및 무시동 상태에서 캡 내부를 난방하는 상용차용 냉난방 시스템 및 그의 제어방법 기술에 적용된다.
10: 상용차용 냉방 시스템
20: 냉방장치 21: 기계식 압축기
22: 응축기 23: 팽창밸브
24: 증발기 25,26: 제1,제2 연결부재
27: 체크밸브 30: 전동식 압축기
31: 컨트롤러 32: 모터
40: 제어부 41: 조작부
42: 통신부 50: 배터리
51: 배터리 감지센서 60: 보조 히터
61: 보조 히터 제어모듈 70: 스마트 기기

Claims (9)

  1. 엔진과 연동해서 구동되어 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 냉동 사이클을 구성해서 상용차의 캡 내부를 냉방하는 냉방장치,
    상기 냉방장치에 마련되는 기계식 압축기와 병렬로 배치되는 전동식 압축기,
    차량의 주행 상태, 배터리의 상태 및 엔진 부하율에 기초해서 상기 기계식 압축기와 전동식 압축기의 구동을 제어하는 제어부,
    침상을 난방하는 보조 히터 및
    상기 제어부와의 통신을 통해 차량 시동 초기 냉간시와 무부하 상태에서 침상을 난방하도록 상기 보조 히터를 구동하는 보조 히터 제어모듈을 포함하고,
    상기 제어부는 냉방 모드 설정 상태에서 엔진의 회전수가 미리 설정된 설정 회전수를 초과하면, 차량의 주행 상태로 판단하여 주행 모드로 진입해서 상기 기계식 압축기 또는 전동식 압축기를 선택적으로 구동해서 냉방 운전하며,
    엔진의 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면, 엔진의 무시동 상태로 판단하여 무시동 모드로 진입해서 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템.
  2. 엔진과 연동해서 구동되어 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 냉동 사이클을 구성해서 상용차의 캡 내부를 냉방하는 냉방장치,
    상기 냉방장치에 마련되는 기계식 압축기와 병렬로 배치되는 전동식 압축기,
    차량의 주행 상태, 배터리의 상태 및 엔진 부하율에 기초해서 상기 기계식 압축기와 전동식 압축기의 구동을 제어하는 제어부,
    침상을 난방하는 보조 히터 및
    침상의 일측에 마련되고 상기 제어부와의 양방향 통신을 통해 차량 시동 초기 냉간시와 무부하 상태에서 침상을 난방하도록 상기 보조 히터를 구동하는 보조 히터 제어모듈을 포함하고,
    상기 보조 히터 제어모듈은 무시동 상태에서 사용자의 조작에 의해 설정된 침상의 난방온도 및 냉방 온도를 상기 제어부로 송신하며,
    상기 제어부은 사용자의 조작에 의해 설정된 냉방 온도와 침상의 난방온도를 상기 보조 히터 제어모듈로 송신하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전동식 압축기의 구동을 제어하는 컨트롤러 및
    사용자로부터 조작명령을 입력받는 조작부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 CAN 통신을 통해 차량의 메인 제어부 및 각 감지센서와 통신을 수행하며,
    냉방 운전시 상기 주행 모드에서 엔진 부하가 미리 설정된 제1 설정시간 동안 제1 부하율을 초과하고, 현재 차량의 실내온도와 설정온도의 온도차가 미리 설정된 제1 설정온도 이하이면, 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방하도록 제어하며,
    엔진 부하가 상기 제1 설정시간보다 길게 설정된 제2 설정시간 동안 상기 제1 부하율 미만이고 상기 온도차가 상기 제1 설정온도보다 크게 설정된 제2 설정온도를 초과하면 다시 상기 기계식 압축기를 구동하도록 제어하며,
    상기 전동식 압축기는 상기 배터리로부터 직접 배터리 전원을 공급받아 구동되는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉방장치의 증발기와 기계식 압축기 및 전동식 압축기 사이에는 증발된 냉매를 상기 기계식 압축기와 전동식 압축기에 공급하도록 연결하는 제1 연결부재가 설치되고,
    상기 기계식 압축기 및 전동식 압축기와 상기 냉방장치의 응축기 사이에는 상기 기계식 압축기와 전동식 압축기에서 압축된 냉매를 상기 응축기로 공급하도록 연결하는 제2 연결부재가 설치되며,
    상기 전동식 압축기와 제2 연결부재 사이에는 압축된 냉매를 상기 응축기를 해 일측 방향으로만 흐르게 하여 냉매 흐름을 제어하는 체크밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 냉방 운전 시 상기 무부하 모드에서 차량의 태양센서로부터 수신되는 태양부하를 이용해서 주간 모드 또는 야간 모드를 판단하고,
    상기 주간 모드에서 배터리 전압이 미리 설정된 제1 설정전압을 초과하고 배터리의 충전상태가 미리 설정된 제2 충전율을 초과하면 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방하도록 제어하며, 상기 배터리 전압이 상기 제1 설정전압보다 낮게 설정된 제2 설정전압 이하이거나, 배터리의 충전상태가 상기 제2 충전율보다 낮게 설정된 제3 충전율 이하이거나, 또는 상기 온도차가 상기 제1 설정온도 이상이면, 상기 전동식 압축기의 구동을 중지하고 상기 배터리의 충전을 안내하도록 경고등의 점등하게 제어하고,
    상기 야간 모드에서 배터리 전압이 상기 제1 설정전압을 초과하고 배터리의 충전상태가 상기 제2 충전율을 초과하면 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방하도록 제어하며, 상기 배터리 전압이 상기 제2 설정전압 이하이거나, 배터리의 충전상태가 상기 제3 충전율 이하이거나, 또는 현재 실내온도가 상기 제1 설정온도 이상이면, 상기 전동식 압축기의 구동을 중지하고 상기 배터리의 충전을 안내하도록 경고등의 점등하게 제어하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상용차용 냉난방 시스템을 조작하기 위한 전용 어플리케이션의 설치된 스마트 기기와 통신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 난방 운전시 엔진의 회전수가 상기 설정회전수 이상이면 주행 상태로 판단하고,
    상기 주행 상태에서 미리 설정된 제1 설정시간 동안 엔진 부하가 미리 설정된 제1 부하율을 초과하면 상기 보조 히터를 구동해서 난방하며, 차량의 수온센서에서 수신된 냉각수 온도가 미리 설정된 제3 설정온도 이상이면, 상기 보조 히터의 구동을 중지하도록 제어하고,
    무시동 상태에서 상기 온도차가 미리 설정된 제4 설정온도 미만이면 상기 보조히터를 구동해서 난방하도록 제어하며, 상기 온도차가 상기 제4 설정온도보다 작게 설정된 제5 설정온도 이상이면 상기 보조 히터의 구동을 중지하도록 제어하며,
    상기 통신부를 통해 설정된 온도에 따라 난방 또는 냉방 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템.
  6. (a) 조작부를 통해 상용차용 냉난방 시스템의 온 조작명령이 입력되면, 냉방 모드 설정상태인지를 검사하는 단계,
    (b) 상기 (a)단계의 검사결과 냉방 모드 설정상태이면, 엔진의 회전수가 미리 설정된 설정 회전수를 초과하는지를 검사하는 단계,
    (c) 상기 (b)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수를 초과하면, 차량의 주행상태로 판단해서 주행 모드로 진입하고, 차량의 주행상태 및 엔진 부하율에 기초해서 엔진에 연동해서 구동되는 기계식 압축기 또는 배터리 전원을 공급받아 구동되는 전동식 압축기를 선택적으로 구동해서 상용차의 캡 내부 공간을 냉방하는 단계,
    (d) 상기 (b)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면, 엔진의 무시동 상태로 판단해서 무부하 모드로 진입하고, 차량의 태양센서로부터 수신된 태양부하에 기초해서 주간 모드 또는 야간 모드로 진입하여 배터리의 상태에 기초해서 상기 전동식 압축기를 구동해서 상용차의 캡 내부 공간을 냉방하는 단계,
    (e) 상기 (a)단계의 검사결과 난방 모드 설정상태이면, 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수를 초과하는지를 검사하는 단계,
    (f) 상기 (e)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수를 초과하면, 차량의 주행상태로 판단해서 주행 모드로 진입하고, 차량의 엔진부하율과 냉각수 온도에 기초하여 침상을 난방하는 보조 히터를 구동해서 난방 운전하는 단계 및
    (g) 상기 (e)단계의 검사결과 엔진의 회전수가 상기 설정 회전수 이하이면 엔진의 무시동 상태로 판단하여 무부하 모드로 진입하고, 현재 차량의 실내온도과 설정온도의 온도차에 기초해서 상기 보조 히터를 구동해서 난방 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c1) 상기 주행 모드로 진입하면 상기 기계식 압축기를 구동해서 냉방하는 단계,
    (c2) 엔진 부하가 미리 설정된 제1 설정시간 동안 제1 부하율을 초과하고, 상기 온도차가 미리 설정된 제1 설정온도 이하이면, 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방하도록 제어하는 단계 및
    (c3) 엔진 부하가 상기 제1 설정시간보다 길게 설정된 제2 설정시간 동안 상기 제1 부하율 미만이고 상기 온도차가 상기 제1 설정온도보다 크게 설정된 제2 설정온도를 초과하면 다시 상기 기계식 압축기를 구동해서 냉방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 (d)단계는
    (d1) 상기 무부하 모드에서 차량의 태양센서로부터 수신되는 태양부하를 이용해서 주간 모드 또는 야간 모드를 판단하는 단계,
    (d2) 상기 주간 모드로 판단된 경우, 배터리 전압이 미리 설정된 제1 설정전압을 초과하고 배터리의 충전상태가 미리 설정된 제2 충전율을 초과하면 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방하도록 제어하는 단계
    (d3) 상기 배터리 전압이 상기 제1 설정전압보다 낮게 설정된 제2 설정전압 이하이거나, 배터리의 충전상태가 상기 제2 충전율보다 낮게 설정된 제3 충전율 이하이거나, 또는 상기 온도차가 상기 제1 설정온도 이상이면, 상기 전동식 압축기의 구동을 중지하고 상기 배터리의 충전을 안내하도록 경고등의 점등하게 제어하는 ㄷ단계,
    (d4) 상기 야간 모드로 판단된 경우, 배터리 전압이 상기 제1 설정전압을 초과하고 배터리의 충전상태가 상기 제2 충전율을 초과하면 상기 전동식 압축기를 구동해서 냉방하도록 제어하는 단계,
    (d5) 상기 배터리 전압이 상기 제2 설정전압 이하이거나, 배터리의 충전상태가 상기 제3 충전율 이하이거나, 또는 현재 실내온도가 상기 제1 설정온도 이상이면, 상기 전동식 압축기의 구동을 중지하고 상기 배터리의 충전을 안내하도록 경고등의 점등하게 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (f)단계는 (f1) 상기 주행 모드에서 미리 설정된 제1 설정시간 동안 엔진 부하가 미리 설정된 제1 부하율을 초과하면 상기 보조 히터를 구동해서 난방하고, 차량의 수온센서에서 수신된 냉각수 온도가 미리 설정된 제3 설정온도 이상이면, 상기 보조 히터의 구동을 중지하도록 제어하며,
    상기 (g)단계는 무시동 상태에서 상기 온도차가 미리 설정된 제4 설정온도 미만이면 상기 보조히터를 구동해서 난방하도록 제어하고, 상기 온도차가 상기 제4 설정온도보다 작게 설정된 제5 설정온도 이상이면 상기 보조 히터의 구동을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상용차용 냉난방 시스템의 제어방법.
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