KR20200017635A - 냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법 - Google Patents

Abstract

냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법가 개시된다. 본 발명은 외기 온도를 측정하는 외기 온도센서; 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 측정하는 토출 온도센서; 제어부로 고장 판별 시간 동안 걸쳐 확인 신호를 전송하는 타이머 및 상기 타이머로부터 확인 신호를 수신 받으면, 상기 외기 온도센서에서 측정된 외기 온도와, 차량 탑승자에 의한 설정 온도를 토대로 기 설정된 설정 온도별 테이블에서 목표 토출구 온도 도출한 후, 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도와 비교를 수행하여 공조 시스템의 고장을 판별하여, 냉방 또는 난방 시 냉매 부족 경고 장치가 없거나 히터의 고장 여부를 미리 예측할 수 있는 냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법을 제공한다.

Description

냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법{AN AIR CONDITIONING SYSTEM AND FAILURE DIAGNOSING METHOD THERE OF}

본 발명은 냉난방 공조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방 또는 난방 시 고장 여부를 미리 예측할 수 있는 냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 공조장치는 크게 압축기, 응축기, 팽창밸브, 및 증발기로 이루어지며, 냉방에너지의 투입단인 압축기는 차량의 엔진이나 모터와 같은 구동원에 의해 작동하도록 되어 있는 바, 고속 주행하는 좁은 차량내에 장착되는 특성 상 다양한 요인의 고장에 노출될 수 있다.

따라서, 차량용 공조장치의 고장을 확인, 진단하기 위해서는 고장 원인이나 부위에 따라 다양한 방식의 확인 및 진단방법이 활용되는데, 그 대표적인 예로 도 1에 도시된 차량용 에어컨의 자동 고장 경보장치를 들 수 있다.

도 1에 101로 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 에어컨 자동 고장 경보장치(101)는 고장 감지부(110), 경고부(120), 제어부(130), 에어컨 클러치부(140), 및 에어컨 릴레이부(150)로 구성되는 바, 여기에서 고장 감지부(110)는 다시 스위치 접촉 감지부(111), 온도 감지부(112), 및 압력 감지부(113)로 이루어지며, 경고부(120)는 다시 스위치 불량지시등(121), 냉각부 불량지시등(122), 및 냉매부족 지시등(123)으로 이루어질 수 있다.

따라서, 고장 감지부(110)의 스위치 접촉 감지부(111)는 차량의 에어컨 작동 시스템의 작동 스위치의 접촉 여부를 감지하며, 온도 감지부(112)는 차량의 에어컨 작동 시스템의 냉각부의 냉각여부를 감지하고, 압력 감지부(113)는 차량의 에어컨 작동 시스템의 냉매의 압력여부를 감지한다.

또한, 경고부(120)는 제어부(130)에서 전송되는 데이터에 의해 각 고장 요인별로 스위치불량 지시등(121), 냉각부불량 지시등(122), 및 냉매부족 지시등(123) 등을 통해 고장 사실을 운전자등에게 알린다. 또한, 제어부(130)는 고장 감지부(110)에서 감지된 신호를 제어하여 경고부(120)로 전송하는 등 고장 경보장치(101) 전반을 제어한다.

또한, 에어컨 클러치부(140)는 에어컨의 작동신호를 감지하여 에어컨 릴레이부(150)를 단락시키는 역할을 하며, 에어컨 릴레이부(150)는 에어컨 클러치부(140)의 신호를 접수하여 제어부(130)에 전원을 온오프시키는 역할을 한다.

따라서, 에어컨의 작동스위치를 온하면 에어컨 클러치부(140)에서 에어컨 릴레이부(150)에 신호를 보내 마그네틱 접점스위치를 온하여 제어부(130)의 전원을 온시키며, 이때 에어컨 스위치의 접촉이 불량일 경우에는 스위치 접점 감지부(111)에 의해 스위치의 접촉 여부를 감지하여 제어부(130)에 결과를 전송한다. 이에 따라, 제어부(130)에서는 접수된 신호를 제어하여 경고부(120)의 스위치 접점 불량 지시등(121)에 신호를 전송하여 지시등을 점등시킴으로써 운전자에게 스위치의 접촉불량을 신속하게 알린다.

또한 에어컨 시스템의 냉각부의 냉각성능이 불량일 경우에는 온도 감지부(112)에서 온도를 감지하여 제어부(130)에 데이터를 전송하며, 이에 따라 제어부(130)에서는 접수된 신호를 제어하여 경고부(120)의 냉각부불량 지시등(122)에 신호를 보내 지시등을 점등시킴으로써 운전자에게 신속하게 냉각부의 고장을 알린다.

또한 에어컨 시스템의 냉매의 압력이 불량일 경우에도 압력 감지부(113)에서 냉매의 압력을 감지하여 제어부(130)에 데이터를 전송하고, 제어부(30)에서 접수된 신호를 제어하여 경고부(120)의 냉매부족 지시등(123)에 신호를 보내 지시등을 점등시킴으로써 운전자에게 신속하게 냉매 부족 상황을 알린다.

그런데, 위와 같은 종래의 차량용 에어컨 자동 고장 경보장치 및 경보 방법은 차량용 에어컨 시스템 각 부분의 접점 신호를 받아서 해당 부위의 고장 여부를 판단하기 때문에, 특히 증발기 자체의 냉매 부족으로 인한 성능저하를 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

특히 종래의 가솔린, 디젤을 연료로 사용하는 내연기관 차량에서 에어컨의 냉매가 부족한 경우에는 특별히 냉매 압력센서가 있는 경우가 아니라면 이러한 냉매 부족을 알리는 경고장치는 별도로 없고, 하이브리드, 플러그인-하이브리드, 전기차 등과 같은 환경차의 경우에는 냉매 압력 센서가 구비되는 경우는 있지만, 냉매 압력 센서의 고장(OPEN/SHORT)에 대해서만 정비소에서 차량 진단기로 확인이 가능하므로, 일반 소비자의 입장에서는 냉매 부족에 대하여 전혀 알 수 없다.

즉 일반 소비자의 입장에서는 냉매 부족 현상이 발생되면, 에어컨 작동 시 찬바람이 나오지 않아야 비로소 정비소를 가서 수리를 받게 되고, 냉매가 서서히 빠지는 초기에 정비소에 가지 않아 결국 더 많은 수리비가 청구될 수 있는 문제점이 있었다.

이와 반대로 난방의 경우에도 하이브리드, 플러그인-하이브리드, 전기차 등과 같은 환경차의 경우에도 사용자가 원하지만 난방 효과가 나오지 않아야 비로소 정비소로 가게 되고, PTC 히터, 히트펌프 시스템, 온도 조절도어나 이에 수반된 액츄에이터 등의 난방 장치에 대한 고장 확인은 정비소에서 진단장비를 통해서만 확인 가능하므로, 난방 시스템의 초기 고장에 대한 인식이 불가능하여 더 많은 수리비가 청구 될 수 있는 문제가 있었다. 또한 이러한 난방 시스템의 고장 또는 오동작은 환경차의 연비 효율에 큰 영향을 미치게 된다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 외기 온도를 측정하는 외기 온도센서; 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 측정하는 토출 온도센서; 제어부로 고장 판별 시간 동안 걸쳐 확인 신호를 전송하는 타이머 및 상기 타이머로부터 확인 신호를 수신 받으면, 상기 외기 온도센서에서 측정된 외기 온도와, 차량 탑승자에 의한 설정 온도를 토대로 기 설정된 설정 온도별 테이블에서 목표 토출구 온도 도출한 후, 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도와 비교를 수행하여 공조 시스템의 고장을 판별하여, 냉방 또는 난방 시 냉매 부족 경고 장치가 없거나 히터의 고장 여부를 미리 예측할 수 있는 냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외기 온도를 측정하는 외기 온도센서; 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 측정하는 토출 온도센서; 제어부로 고장 판별 시간 동안 걸쳐 확인 신호를 전송하는 타이머 및 상기 타이머로부터 확인 신호를 수신 받으면, 상기 외기 온도센서에서 측정된 외기 온도와, 차량 탑승자에 의한 설정 온도를 토대로 기 설정된 설정 온도별 테이블에서 목표 토출구 온도 도출한 후, 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도와 비교를 수행하여 공조 시스템의 고장을 판별하는 냉난방 공조 시스템을 제공한다.

또한 상기 타이머는, 고장 판별 시간동안 불규칙 간격으로 복수회에 걸쳐 상기 제어부에 확인 신호를 전송할 수 있다.

또한 상기 타이머는, 30분 이내의 고장 판별 시간에서 3회 이상 5회 이하의 확인 신호를 상기 제어부에 전송할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 냉방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도보다 같거나 높으면 만족으로 판별하고, 낮으면 불만족으로 판별하고, 불만족으로 판별되면 고장 알림을 수행할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 난방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도보다 같거나 낮으면 만족으로 판별하고, 높으면 불만족으로 판별하고, 불만족으로 판별되면 고장 알림을 수행할 수 있다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탑승자에 의해 공조 시스템의 냉방 또는 난방을 위한 설정온도를 조작하는 설정온도 조작단계; 외기 온도센서에 의하여 외기 온도를 측정하고, 토출 온도센서에 의하여 열교환기를 통과한 공기의 온도를 측정하여 제어부로 전송하는 외기온도 및 토출온도의 측정단계; 상기 제어부는 외기 온도센서에 의해 측정된 외기 온도와 탑승자에 의해 조작된 설정온도를 기 설정된 설정 온도별 테이블로 비교하여 목표 토출 온도를 도출하는 목표 토출 온도의 도출단계 및 상기 제어부는 상기 도출된 목표 토출 온도와 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도를 소정 시간 동안 복수회를 비교하여 만족 또는 불만족 여부를 판별하는 복수회의 판별단계를 포함하는 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법을 제공한다.

또한 상기 제어부는, 냉방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도보다 같거나 높으면 만족으로 판별하고, 낮으면 불만족으로 판별할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 난방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도보다 같거나 낮으면 만족으로 판별하고, 높으면 불만족으로 판별할 수 있다.

또한 상기 제어부는 목표 토출 온도와 토출구 온도를 복수회 비교하여 모두 불만족이라고 판단하면, 냉난방 공조 시스템의 고장을 알리는 공조 시스템 고장 알림단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 30분 이내의 고장 판별 시간에서 3회 이상 5회 이하로 상기 S300 단계에서 도출된 목표 토출 온도와 상기 토출 온도센서에서 측정된 온도를 비교하여 만족 또는 불만족 여부를 판별할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법에 의하면, 냉방 시 냉매 부족 경고 장치가 없어 찬바람이 나오지 않아야 비로소 정비소로 가서 높은 수리 비용이 소요되는 문제를 해결하고, 난방 시에도 PTC 히터, 히트 펌프 시스템, 온도 조절 도어 및 이에 연결된 액츄에이터 등의 고장 여부를 미리 예측할 수 있어 배경 기술에 기재된 바 정비소로 가서 높은 수리 비용이 소요되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. 또한 센서 개발 등의 비용 절감 효과와, 운전자에게 알림이 가능하여 냉난방 시스템 관리 효과가 있다.

또한 이에 수반하여 냉매 부족이나, 히트 펌프 시스템 등의 결정적인 작동 오류가 아닌 온도 조절 도어나, 블로어 등의 전장품의 회복 가능한 일시적인 작동 오류로 인하여 실질적으로 고장이 아닌데도 고장 경고등이 너무 자주 뜨게 되어 탑승자로 하여금 불만을 야기할 수 있는 상황을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 에어컨의 자동 고장 경보장치를 도시한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 판별방법이 적용되는 냉난방 공조 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 의한 제어부에 의해 냉난방 공조 시스템의 고장 여부를 판별하는 방법을 도시한 순서도이고, 도 5는 도 4의 복수회의 판별단계를 자세하게 나타낸 순서도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다. 이하, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 고장 진단방법이 적용되는 차량용 에어컨 시스템을 첨부도면을 참조로 먼저 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 판별방법이 적용되는 냉난방 공조 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2와 같이, 본 발명의 냉난방 공조 시스템(1)은 열교환기(9), 열교환기(9)로 송풍하는 블로어(11), 블로어(11)에 유입되는 외기의 온도를 측정하는 외기 온도센서(16), 열교환기(9)를 통과한 공기의 온도를 측정하는 토출 온도센서(17) 및 이들을 제어하는 제어부(15)를 포함한다. 또한 블로어(11) 및 열교환기(9)는 공조 케이스(10)의 내부에 설치될 수 있으며, 상기 공조 케이스(10)는 블로어(11)에 인접하여 외기유입구(11-1)와 내기유입구(11-2)가 형성될 수 있다.

이 경우 외기의 온도를 측정하는 외기 온도센서(16) 및 토출 온도센서(17)는 도 2 및 도 3에 냉난방 공조 시스템(1)에 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 외기 온도센서(16)는 차량 전방 쿨링모듈 또는 사이드미러에 장착될 수 있으며, 토출 온도센서(17)는 디프로스트, 벤트, 플로어 토출구 등의 각각의 토출구에 장착될 수 있으며, 본 발명에서는 외기 온도센서(16) 및 토출 온도센서(17)의 장착 위치에 대하여 제한하지 않는다.

본 발명의 공조 시스템은 일 예로 HVAC(Heating Ventilating and Air Conditioning)일 수 있으며, 냉방 공조 시스템 및/또는 난방 공조 시스템일 수 있다. 일 예로 냉방 공조 시스템의 경우 도 3과 같이, 압축기(3), 응축기(5), 팽창밸브(7), 열교환기(9)로 이루어진 냉각라인을 포함하고, 압축기(3)는 냉매를 압축하는 부분으로서, 제어부(15)에서의 지령에 따라 온오프되어 구동 회전수를 변화시킴으로써 정해진 양의 냉매를 고온, 고압으로 압축하는 역할을 하도록 되어 있다.

또한, 응축기(5)는 압축기(3)에서 토출된 고온, 고압의 냉매를 저온 고압의 액체 냉매로 응축하시키는 부분으로서, 응축기에서 냉매는 외부로 열을 빼앗겨 차갑게 냉각됨으로써 액화된다, 팽창밸브(7)는 액화된 냉매를 증발기로 보내기 전에 미리 증발이 용이한 상태로 되게 하는 부분으로서, 저온, 고압의 액체냉매를 급속 팽창시켜 저온, 저압 상태로 감압시키는 역할을 한다.

또한, 열교환기(9)는 냉방용 열교환기로써, 증발기 일 수 있으며, 팽창밸브(7)를 거친 저온, 저압의 액체냉매를 증발시켜 고온 저압의 냉매증기로 만드는 부분으로서, 냉매 증발을 위해 주위에서 열을 빼앗아 냉방을 이룬다. 이러한 압축기(3), 응축기(5) 및 팽창밸브(7)는 당업자에게 잘 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 구성의 구동과정을 설명하면, 제어부(15)의 지령에 의해 엔진(2)으로부터 전동벨트 등 전동수단(4)과 클러치(6)을 통해 회전 구동력이 압축기(3)로 전달되면서, 구동력에 의해 압축기(3)가 온오프되고, 그에 따라 냉매가 고온, 고압 상태로 압축되면, 압축된 냉매는 응축기(5)를 통과하면서 외기에 의해 냉각, 응축되어 고온, 고압의 기체 상태에서 저온, 고압의 액체 상태로 상변화된다. 이 후, 팽창밸브(7)로 투입된 냉매는 급속으로 팽창하여 저온, 저압의 액체 상태로 무화되어 증발기인 열교환기(9)로 투입되기 전에 증발에 적합한 상태로 변화되며, 증발기인 열교환기(9)를 통과하면서 외부에서 열을 빼앗아 고온, 저압의 냉매 증기로 상변화되는데, 이 과정에서 냉난방 공조 시스템(1)에 의한 차량 실내의 냉방이 이루어진다.

또한 본 발명의 공조 시스템은 다른 예로 난방 공조 시스템의 경우에는 상기 열교환기(9)는 난방용 열교환기로써, 일 예로 히터코어 또는 PTC 코어를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명이 적용되는 일 예에 의한 HVAC의 공조 시스템을 도시한 경우로써, 만일 다른 예로써, 하이브리드, 플러그인-하이브리드, 전기차 등과 같은 환경차의 경우에는 상기 압축기(3)로 전달되는 구동력이 엔진(2)이 아닌 전기 모터에 의해 전달될 수도 있다.

또한 냉난방 공조 시스템(1)은 블로어(11)의 전단에 위치되고 공조 케이스(10)의 외기유입구(11-1)를 통하여 블로어(11)에 유입되는 외기의 온도를 측정하여 제어부(15)에 캔(CAN) 신호의 형식으로 전달하는 외기 온도센서(16)와, 열교환기(9)의 후단에 설치되어 열교환기(9)를 경유한 냉각된 공기의 온도를 측정하여 제어부(15)에 캔(CAN) 신호의 형식으로 전달하는 토출 온도센서(17)를 포함한다.

한편, 토출 온도센서(17)는 도면상 열교환기(9)에 근접하여 후단에 위치되는 것으로 도시되어 있으나, 토출 온도센서(17)는 공조 케이스(10)에 도시되지 않은 차량 실내도 공기를 토출하는 토출구에 설치될 수 있으며, 토출 온도센서(17)의 설치 위치는 열교환기(9)의 후단에 설치되는 것이면 토출 온도센서(17)의 설치위치는 본 발명을 제한하지 않는다. 또한 상기 열교환기(9)는 상술한 바와 같이, 증발기와 같은 냉방용 열교환기 및/또는 히터 코어, PTC 코어와 같은 난방용 열교환기일 수 있다.

제어부(15)의 일측에는 타이머(19)가 구비되는데, 상기 타이머(19)는 제어부(15)와 캔(CAN) 통신되며, 차량 탑승객에 의해 차량 실내의 난방 모드 또는 냉방모드를 변경하여 소정의 설정 온도를 가지고 난방 또는 냉방모드로 시작하게 되면, 상기 타이머(19)는 제어부(15)로 소정 시간 동안 규칙/불규칙 간격으로 하여 복수회에 걸쳐 확인 신호를 전송한다. 이 경우 타이머(19)에 의한 확인 신호의 복수번의 횟수 및 전송간격은 차종 크기에 따른 설계에 따라 바뀔 수 있다.

특히 제어부(15)는 타이머(19)로부터 확인 신호를 수신 받게 되면, 외기 온도센서(16)에서 측정된 차량 외부의 "①외기 온도"와, 차량 탑승자에 의한 "②설정 온도"을 토대로 [표 1]의 기 설정된 설정 온도별 테이블에서 "③목표 토출구 온도"를 도출하게 된다. 한편, 상기 기 설정된 설정 온도별 테이블은 일 예로 아래의 [표 1]과 같이, 외기 온도센서(16)에 의한 "①외기 온도", 차량 탑승자에 의해 설정된 "②설정 온도", 기 설정된 "③목표 토출구 온도"를 일렬로 하여 다수의 데이터 값을 갖는다.

테이블	①외기 온도	②설정 온도	③목표 토출구 온도
1(냉방)	23℃	15℃	18℃
2(냉방)	28℃	15℃	20℃
3(난방)	3℃	25℃	20℃
4(난방)	8℃	25℃	22℃

이 후 상기 제어부(15)에서는 [표 2]와 같이, 도출된 "③목표 토출구 온도"를 토출 온도센서(17)에서 측정된 "④토출구 온도"와 비교하게 된다. 이에 제어부(15)는 타이머(19)로부터 복수의 확인 신호를 수신받으면 이러한 복수번의 확인 신호에 대응하여 복수에 걸쳐 비교하여 냉난방 공조 시스템(1)의 고장 여부를 판별하게 된다.

즉 상기 제어부(15)는 [표 2]와 같이, 토출 온도센서(17)에 의하여 차량 내 "④토출구 온도"를 수신받아, 이를 [표 1]와 같이 기 설정된 설정 온도별 테이블에서 도출된 "③목표 토출구 온도"와 비교를 수행하게 된다.

제어부	③목표 토출구 온도	④토출구 온도	③ 및 ④ 비교판별
1(냉방)	18℃	17℃	만족
2(냉방)	20℃	21℃	불만족
3(난방)	20℃	21℃	만족
4(난방)	22℃	20℃	불만족

이 때 상기 제어부(15)는 냉방 모드 시에는 "③목표 토출구 온도"가 "④토출구 온도"보다 같거나 높으면 만족으로 판별하고, 낮으면 불만족으로 판별하며, 불만족으로 판별되면 고장 알림을 수행한다.

마찬가지로, 상기 제어부(15)는 난방 모드 시에는 "③목표 토출구 온도"가 "④토출구 온도"보다 같거나 낮으면 만족으로 판별하고, 높으면 불만족으로 판별하며, 불만족으로 판별되면 고장 알림을 수행한다.

또한 상술한 바와 같이, 토출 온도센서(17)는 설치 위치에 따라 열교환기(9)를 통과한 냉각된 공기의 온도 또는 차량 내 토출구 온도를 제어부(15)로 캔 통신으로 전송할 수 있으며, 본 발명에서는 편의 상 "토출구 온도"로 명하기로 하며, 이러한 토출구 온도는 열교환기(9)를 통과한 냉각된 공기의 온도를 포함할 수 있다. 또한 상기 기 설정된 설정 온도별 테이블은 타이머(19)와 마찬가지로 차종 크기에 따른 설계에 따라 데이터가 바뀔 수 있다.

이하 본 발명에 의한 냉난방 공조 시스템을 고장 판별방법을 통하여 보다 자세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 제어부에 의해 냉난방 공조 시스템의 고장 여부를 판별하는 방법을 도시한 순서도이고, 도 5는 도 4의 복수회의 판별단계를 자세하게 나타낸 순서도이다.

우선 냉난방 공조 시스템(1)에 상술한 기 설정된 설정 온도별 테이블이 준비되고 차량의 시동 또는 공조 장치의 가동이 시작 되면, 타이머(19)가 리셋되며, 본 발명에 의한 고장 판별방법이 시작된다.

도 4와 같이, 본 발명에 의한 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법은 탑승자에 의한 공조 시스템의 냉방 또는 난방을 위한 설정온도를 조작하는 설정온도 조작단계(S100); 상기 외기 온도센서(16)에 의하여 외기 온도를 측정하고, 상기 토출 온도센서(17)에 의하여 토출구 온도를 측정하여 제어부(15)로 전송하는 외기온도 및 토출온도의 측정단계(S200); 상기 제어부(15)는 상기 S200 단계에서 외기 온도센서(16)에 의해 측정된 외기 온도와 S100 단계에서 탑승자에 의해 조작된 설정온도를 기 설정된 설정 온도별 테이블로 비교하여 목표 토출 온도를 도출하는 목표 토출 온도의 도출단계(S300); 상기 제어부(15)는 상기 S300 단계에서 도출된 목표 토출 온도와 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 토출구 온도를 소정 시간 동안 복수회를 비교하여 만족 또는 불만족 여부를 판별하는 복수회의 판별단계(S400); 상기 S300 단계에서 상기 제어부(15)는 목표 토출 온도와 토출구 온도를 복수회 비교하여 모두 불만족이라고 판단하면, 냉난방 공조 시스템(1)의 고장을 알리는 공조 시스템 고장 알림단계(S500) 및 고장 판단을 종료하는 고장 판단 종료(S600)을 포함한다.

상술한 구성 중 특히 본 발명의 특징적 구성인 복수회의 판별단계(S400)에서는, 일 예로 도 5와 같이, 상기 타이머(19)에서 제어부(15)로 소정 시간 동안 규칙/불규칙 간격으로 하여 복수회에 걸쳐 확인 신호를 전송하게 되고, 상기 제어부(15)에서는 타이머(19)로부터 확인 신호를 전송 받으면, 목표 토출 온도와 토출구 온도를 비교하게 된다.

이 경우 상기 타이머(19)는 복수회에 걸쳐 제어부(15)에 확인 신호를 전송하게 되고, 확인 신호를 전송받은 제어부(15)에서는 목표 토출 온도와 토출구 온도를 비교하여 모두 불만족한 결과를 얻게 되면, 고장 알림단계(S500)를 수행하게 된다.

이 경우 상기 제어부(15)는 상술한 바와 같이 탑승자가 냉난방 공조 시스템(1)의 냉방 모드를 수행하게 되면, 토출구 온도가 목표 토출구 온도보다 낮으면 만족으로 판별하고, 반대로 토출구의 온도가 목표 토출구 온도보다 높으면 불만족으로 판별한다. 마찬가지로, 상기 제어부(15)는 탑승자가 냉난방 공조 시스템(1)의 난방 모드를 수행하게 되면, 토출구 온도가 목표 토출구 온도보다 같거나 높으면 만족으로 판별하고, 반대로 토출구의 온도가 목표 토출구 온도보다 낮으면 불만족으로 판별한다.

또한 본 발명은 상기 타이머(19)는 바람직하게는 총 30분 이내에서 적어도 3회 이상 5회 이하의 확인 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 예로, 도 5를 참조하면, 타이머(19)가 초기 시작 단계에서 리셋 된 후 타이머(19)에서 확인 신호의 전송에 따라 제어부(15)에서 수행되는 복수회의 판별단계(S400)는, 제1회 비교단계(S410)에서 시작하여 제2회 비교단계(S420)로부터 제n회 비교단계(S430)까지 총 n회의 비교단계를 포함할 수 있다. 이 경우 일 예로 상기 타이머(19)는 5분, 10분, 20분, 30분에 확인 신호를 총 4번에 걸쳐 제어부(15)에 전송할 수 있고, 이에 따라 상기 복수회의 판별단계(S400)에서는 총 4번의 비교단계를 수행하게 된다. 아울러 총 4번의 비교단계에서 모두 불만족의 결과가 나오게 되면, 제어부(15)는 고장 알림단계(S500)를 수행하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 이러한 타이머(19)에서의 수행에 따라 토출 온도센서(17)에서 측정된 토출구의 온도가 요구되는 소정의 시간(일 예로 30분) 안에 요구되는 범위(기 설정된 설정 온도별 테이블로 도출) 내에 도달하지 않을 경우 공조 시스템 고장을 알리게 되는 구성을 특징으로 한다. 즉, 이러한 구성을 구현하기 위해 타이머(19)에 의해 복수의 모니터링 시간(예: 5, 10, 20, 30분)동안 외기 온도, 설정 온도를 설정 온도별 테이블과 비교하여 목표 토출구 온도를 도출하고, 이를 다시 토출구 온도와 비교하여 결과가 모두 불만족하면 제어부(15)에서 공조 시스템 고장을 알리게 되는 것이다.

이는 종래의 공조 시스템에서 냉방 시 냉매 부족 경고 장치가 없어 찬바람이 나오지 않아야 비로소 정비소로 가서 높은 수리 비용이 소요되는 문제를 해결하고, 난방 시에도 PTC 히터, 히트 펌프 시스템, 온도 조절 도어 및 이에 연결된 액츄에이터 등의 고장 여부를 미리 예측할 수 있어 배경 기술에 기재된 바 정비소로 가서 높은 수리 비용이 소요되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. 또한 센서 개발 등의 비용 절감 효과와, 운전자에게 알림이 가능하여 냉난방 시스템 관리 효과도 아울러 가져올 수 있는 것이다.

한편, 이러한 타이머(19)를 사용하여 소정의 시간 동안 복수회의 확인 신호를 전송하는 이유는 단순한 고장, 예를 들어 냉매 부족이나, 히트 펌프 시스템 등의 결정적인 작동 오류가 아닌 온도 조절 도어나, 블로어 등의 전장품의 회복 가능한 일시적인 작동 오류로 인하여 실질적으로 고장이 아닌데도 고장 경고등이 너무 자주 뜨게 되어 탑승자로 하여금 불만을 야기할 수 있는 상황을 제거하기 위함이다.

따라서, 본 발명에 의한 타이머(19)는 고장을 판별하기 적합한 시간인 총 30분 이내의 범위에서 적어도 4회 이상의 확인 신호를 제어부(15)로 전송하고, 제어부(15)에서는 총 4회 이상의 비교단계를 수행하는 것이 바람직하다.

고장 알림단계(S500)에서는 냉난방 공조 시스템(1)의 고장 알림을 탑승자에게 인지 시킨다. 일 예로 캔(CAN) 통신을 활용할 계기판 표시, 공조 제어기 판넬에 심볼 또는 LED 발광 등으로 표시될 수 있다. 따라서 본 고장 알림단계(S500)에서는 공조 시스템의 고장 사실을 경고음이나 경광등 점멸을 통해 운전자에게 알릴 수 있고, 이에 탑승자는 비정상인 공조 시스템의 상황에 대한 오동작 경고를 알 수 있는 것이다.

마지막으로 고장 판단 종료단계(S600)에 의하여 본 발명에 의한 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법을 종료하게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 냉난방 공조 시스템 및 이의 고장 판별방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 냉난방 공조 시스템 3 : 압축기
5 : 응축기 7 : 팽창밸브
9 : 열교환기 11 : 블로어
15 : 제어부 13 : 구동모터
16 : 외기 온도센서 17 : 토출 온도센서
10 : 공조 케이스 11-1 : 외기유입구
11-2 : 내기유입구 19 : 타이머
S100 : 설정온도 조작단계
S200 : 외기온도 및 토출온도의 측정단계
S300 : 목표 토출 온도의 도출단계
S400 : 복수회의 판별단계
S500 : 고장 알림단계
S600 : 고장 판단 종료
S410 : 제1회 비교단계
S420 : 제2회 비교단계
S430 : 제n회 비교단계
S600 : 고장 판단 종료단계

Claims (11)

1. 외기 온도를 측정하는 외기 온도센서(16);
   차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 측정하는 토출 온도센서(17);
   제어부(15)로 고장 판별 시간 동안 걸쳐 확인 신호를 전송하는 타이머(19) 및
   상기 타이머(19)로부터 확인 신호를 수신 받으면, 상기 외기 온도센서(16)에서 측정된 외기 온도와, 차량 탑승자에 의한 설정 온도를 토대로 기 설정된 설정 온도별 테이블에서 목표 토출구 온도 도출한 후, 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도와 비교를 수행하여 공조 시스템의 고장을 판별하는 냉난방 공조 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 타이머(19)는,
   고장 판별 시간동안 복수회에 걸쳐 상기 제어부(15)에 확인 신호를 전송하는 냉난방 공조 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 타이머(19)는,
   고장 판별 시간동안 불규칙 간격으로 복수회에 걸쳐 상기 제어부(15)에 확인 신호를 전송하는 냉난방 공조 시스템.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 타이머(19)는,
   30분 이내의 고장 판별 시간에서 3회 이상 5회 이하의 확인 신호를 상기 제어부(15)에 전송하는 냉난방 공조 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(15)는,
   냉방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도보다 같거나 높으면 만족으로 판별하고, 낮으면 불만족으로 판별하고, 불만족으로 판별되면 고장 알림을 수행하는 냉난방 공조 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(15)는,
   난방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도보다 같거나 낮으면 만족으로 판별하고, 높으면 불만족으로 판별하고, 불만족으로 판별되면 고장 알림을 수행하는 냉난방 공조 시스템.
7. 탑승자에 의해 공조 시스템의 냉방 또는 난방을 위한 설정온도를 조작하는 설정온도 조작단계(S100);
   외기 온도센서(16)에 의하여 외기 온도를 측정하고, 토출 온도센서(17)에 의하여 열교환기(9)를 통과한 공기의 온도를 측정하여 제어부(15)로 전송하는 외기온도 및 토출온도의 측정단계(S200);
   상기 제어부(15)는 상기 S200 단계에서 외기 온도센서(16)에 의해 측정된 외기 온도와 S100 단계에서 탑승자에 의해 조작된 설정온도를 기 설정된 설정 온도별 테이블로 비교하여 목표 토출 온도를 도출하는 목표 토출 온도의 도출단계(S300) 및
   상기 제어부(15)는 상기 S300 단계에서 도출된 목표 토출 온도와 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도를 소정 시간 동안 복수회를 비교하여 만족 또는 불만족 여부를 판별하는 복수회의 판별단계(S400)를 포함하는 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 S400 단계에서 상기 제어부(15)는,
   냉방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도보다 같거나 높으면 만족으로 판별하고, 낮으면 불만족으로 판별하는 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 S400 단계에서 상기 제어부(15)는,
   난방 모드 시 상기 목표 토출구 온도와 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도를 비교하여, 상기 목표 토출구 온도가 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도보다 같거나 낮으면 만족으로 판별하고, 높으면 불만족으로 판별하는 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법.
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 S300 단계에서 상기 제어부(15)는 목표 토출 온도와 토출구 온도를 복수회 비교하여 모두 불만족이라고 판단하면, 냉난방 공조 시스템(1)의 고장을 알리는 공조 시스템 고장 알림단계(S500)를 더 포함하는 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법.
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 S400 단계에서 상기 제어부(15)는,
    30분 이내의 고장 판별 시간에서 3회 이상 5회 이하로 상기 S300 단계에서 도출된 목표 토출 온도와 상기 토출 온도센서(17)에서 측정된 온도를 비교하여 만족 또는 불만족 여부를 판별하는 냉난방 공조 시스템의 고장 판별방법.

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