JP6230956B2 - 車両用エアコンシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用エアコンシステムの制御方法に関し、より詳しくは、エアコンを作動させた状態で急加速走行後に停車した場合、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で停車した場合、ウォータポンプとクーリングファンの作動を制御して冷媒の温度が上昇した状態で圧縮機に供給されることを防止して、圧縮機の温度上昇によるシーリングの耐久性の低下により冷媒が漏れることを防止するようにする車両用エアコンシステムの制御方法に関する。

一般的に車両に適用される空気調和装置は、自動車の室内を冷暖房するための空調装置であるエアコンシステムを含む。

このようなエアコンシステムは、外部の温度変化に関係なく自動車室内の温度を適当な温度に維持して快適な室内環境が維持できるようにするもので、圧縮機の駆動によって吐き出される冷媒が凝縮器、レシーバードライヤー、膨張弁及び蒸発器を経て再び圧縮機に循環する過程で、蒸発器による熱交換により、自動車の室内を暖房または冷房するように構成される。

つまり、エアコンシステムは、夏季の冷房モード時は、圧縮機から圧縮された高温、高圧の気相冷媒が凝縮器を通じて凝縮された後、レシーバードライヤー及び膨張弁を経て蒸発器における蒸発を通じて室内の温度及び湿度を低くする。

ここで、エアコンシステムに冷媒の凝縮のための冷却時に、水冷式コンデンサを適用する場合、冷却水がコンデンサで冷媒と熱交換して凝縮される。

一方、最近は、車両の出力を向上させるためにインタークーラーが適用されており、吸入した空気を冷却する方式によって空冷式または水冷式で区分される。

前記のように水冷式インタークーラーと水冷式コンデンサが同時に適用されて、水冷式インタークーラーを冷却するラジエータを利用して水冷式コンデンサを冷却するシステムが適用された車両において、エアコンシステムは、山岳地域のような登板路で急加速走行後に発熱量が最大に増加した状態で、車両の走行を止めてエアコンをつけた状態で停車した場合、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で停車した場合、インタークーラーの内部に蓄熱された熱がラジエータに流入されるが、走行風が流入されず冷却水の温度が上昇することにより、水冷式コンデンサにおいて冷却水で冷媒を冷却させることができず、むしろ冷媒を加熱して温度が上昇した冷媒を圧縮機に流入させることになるという問題点がある。

また、圧縮機に高温の冷媒が流入されると、圧縮機の内部温度が上昇して内部に適用されたシーリングが熱によって老化し、圧縮機で冷媒が漏れることがあり、耐久性が低下するという問題点もある。

また、コンデンサの凝縮効率及び圧縮機の耐久性の低下は、エアコンシステムの全体的な冷房性能を低下させ、圧縮機の所要動力を増大させるようになるところ、燃費が落ちるという問題点も内包している。

そこで、本発明は、前記のような問題点を解決するために発明されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、水冷式インタークーラーが適用された車両において、インタークーラー用ラジエータの内部には水冷式コンデンサを装着し、前方には空冷式コンデンサを配置して冷却システムと統合し、エアコンを作動させた状態で急加速走行後に停車した場合、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で停車した場合、エアコンの圧力と冷却水の温度によりウォータポンプとクーリングファンの作動を制御することで、冷媒の温度が上昇した状態で圧縮機に供給されることを防止して、圧縮機の温度上昇によるシーリングの耐久性の低下、及び冷媒の漏れを防止するようにする車両用エアコンシステムの制御方法を提供することである。

このような目的を達成するための本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法は、エンジンとインタークーラーを冷却水で冷却する冷却システムから冷却水の供給を受けて冷媒を凝縮させる水冷式コンデンサがインタークーラー用ラジエータに組み込まれ、前記インタークーラー用ラジエータの前方には、外気と熱交換を通じて前記水冷式コンデンサから供給される冷媒を凝縮させる空冷式コンデンサを含む車両用エアコンシステムの制御方法において、（Ａ）車両の始動がオンになった状態で車両の走行中、エアコンの作動を感知して冷媒を循環させる過程と、（Ｂ）エンジン用ラジエータと、前記インタークーラー用ラジエータと、前記水冷式コンデンサと、前記空冷式コンデンサとを含むクーリングモジュールでウォータポンプとクーリングファンの作動を通じて冷却水を循環及び冷却させる過程と、（Ｃ）車両がエアコンを作動させた状態で急加速走行状態、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で車両が停車したか否かを判断し、車両が停車したか否かの判断によってエアコンの圧力、冷却水温が既設定された設定値内にあるか否かを判断してウォータポンプとクーリングファンの作動速度を制御し、制御を終了する過程とを含む。

前記（Ａ）過程は、車両の始動をオンにして走行するステップと、エアコンが作動したか否かを感知するステップと、圧縮機を駆動させて冷媒を圧縮して循環させるステップとを含む。

前記（Ｂ）過程は、前記クーリングモジュールのエンジン用ラジエータとインタークーラー用ラジエータから前記エンジンと前記インタークーラーにそれぞれ冷却水が循環するように前記ウォータポンプを駆動させるステップと、前記エンジンと前記インタークーラーをそれぞれ冷却しながら温度が上昇した冷却水が流入される前記クーリングモジュールに外気と共に風を送風して冷却させるように前記クーリングファンを作動させるステップとを含む。

前記（Ｃ）過程は、車両がエアコンを作動させた状態で急加速走行状態、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で車両が停車したか否かを判断するステップと、車両が停車していないと判断される場合、前記（Ａ）過程にリターンするステップと、車両が停車したと判断される場合、エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にあるか否かを判断するステップと、エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にないと判断される場合、前記ウォータポンプと前記クーリングファンの作動速度を制御し、前記（Ｂ）過程にリターンするステップと、エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にあると判断される場合、制御を終了するステップとを含む。

前記ウォータポンプと前記クーリングファンは、多段でその作動速度が制御されて流量と風量が調節されることができる。

前記ウォータポンプは、電動ウォータポンプで構成され、ＥＣＵの制御信号によって作動速度が制御されることができる。

上述したように、本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法によれば、水冷式インタークーラーが適用された車両において、インタークーラー用ラジエータの内部には水冷式コンデンサを装着し、前方には空冷式コンデンサを配置して冷却システムと統合し、エアコンを作動させた状態で急加速走行後に停車した場合、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で停車した場合、エアコンの圧力と冷却水の温度によりウォータポンプとクーリングファンの作動を制御することで、冷媒の温度が上昇した状態で圧縮機に供給されることを防止して、圧縮機の温度上昇によるシーリングの耐久性の低下、及び冷媒の漏れを防止する効果がある。

また、車両が停車した状態で走行風の流入がない場合、ウォータポンプとクーリングファンの作動を制御することで、冷媒の温度上昇を防止して凝縮効率を高め、圧縮機の所要動力を減らして車両の燃費を向上させる効果もある。

本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムのブロック構成図である。 本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法を説明するための制御フローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面に基づいて詳しく説明する。

先ず、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想を全て代弁するものではないので、本出願時点において、これらに代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。

そして、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とすれば、これは、特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図１は、本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法が適用される車両冷却及びエアコンシステムのブロック構成図であり、図２は、本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法を説明するための制御フローチャートである。

図面を参照すると、本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法が適用される車両の冷却システム１０に統合されたエアコンシステム２０に適用される。

先ず、冷却システム１０は、図１に示すように、基本的に、エンジン１１、外気と熱交換を通じて冷却水を冷却し、後方にクーリングファン１９が具備されるエンジン用ラジエータ１２、インタークーラー１３、エンジン用ラジエータ１２の前方に配置され、外気と熱交換を通じて冷却水を冷却してインタークーラー１３に供給するインタークーラー用ラジエータ１４、各ラジエータ１２、１４で冷却された冷却水を循環させるウォータポンプ１７を含んで構成される。

そして、前記エアコンシステム２０は、前記インタークーラー用ラジエータ１４の内部に装着され、冷却水と冷媒を熱交換させて凝縮する水冷式コンデンサ２１、水冷式コンデンサ２１から排出する凝縮された冷媒を外気との熱交換を通じてさらに凝縮させるようにインタークーラー用ラジエータ１４の前方に配置される空冷式コンデンサ２３を含む。

ここで、エンジン用ラジエータ１２、インタークーラー用ラジエータ１４、水冷式コンデンサ２１、空冷式コンデンサ２３、及びクーリングファン１９は、冷却システム１０とエアコンシステム２０を統合するクーリングモジュール１５に含まれる。

また、前記エアコンシステム２０は、前記空冷式コンデンサ２３から排出された冷媒を膨張させる膨張弁２５、膨張弁２５から供給される膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器２７、及び蒸発器２７から排出された冷媒の供給を受けて圧縮して前記水冷式コンデンサ２１に供給する圧縮機２９をさらに含んで構成される。

一方、前記エアコンシステム２０において、冷媒は、水冷式コンデンサ２１から排出されて空冷式コンデンサ２３に流入し、水冷式コンデンサ２１と空冷式コンデンサ２３とを順次に通過しながら凝縮される。

ここで、本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法は、エアコンを作動させた状態で急加速走行後に停車した場合、または、車両の走行後にエアコンを止めた状態で停車した場合、エアコンの圧力と冷却水の温度によりウォータポンプ１７とクーリングファン１９の作動を制御することで、冷媒の温度が上昇した状態で圧縮機２９に供給されることを防止して、圧縮機の温度上昇によるシーリングの耐久性の低下及び冷媒の漏れを防止する。

このため、本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法は、図２に示すように、（Ａ）車両の始動がオンになった状態で車両の走行中、エアコンの作動を感知して冷媒を循環させる過程と、（Ｂ）エンジン用ラジエータ１２と、前記インタークーラー用ラジエータ１４と、前記水冷式コンデンサ２１と、前記空冷式コンデンサ２３とを含むクーリングモジュール１５でウォータポンプ１７とクーリングファン１９の作動を通じて冷却水を循環及び冷却させる過程と、（Ｃ）車両がエアコンを作動させた状態で急加速走行状態、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で車両が停車したか否かを判断し、車両が停車したか否かの判断によってエアコンの圧力、冷却水温が既設定された設定値内にあるか否かを判断してウォータポンプ１７とクーリングファン１９の作動速度を制御し、制御を終了する過程とを含む。

先ず、前記（Ａ）過程では、車両の始動をオンにして走行する状態（Ｓ１）でエアコンが作動した否かを感知し（Ｓ２）、圧縮機を駆動させて冷媒を圧縮して循環させることで、車両の室内冷房を行う（Ｓ３）。

その後、前記（Ｂ）過程では、前記クーリングモジュール１５のエンジン用ラジエータ１２とインタークーラー用ラジエータ１４から前記エンジン１１と前記インタークーラー１３にそれぞれ冷却水が循環されるように前記ウォータポンプ１７を駆動させ（Ｓ４）、エンジン１１とインタークーラー１３をそれぞれ冷却しながら温度が上昇した冷却水が流入される前記クーリングモジュール１５に外気と共に風を送風して冷却させるように前記クーリングファン１９を作動させる（Ｓ５）。

そして、前記（Ｃ）過程では、車両がエアコンを作動させた状態で急加速走行状態、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で車両が停車したか否かを判断する（Ｓ６）。前記ステップ（Ｓ６）で車両が停車していないと判断される場合（即ち、条件を満さなければ）、（Ａ）過程に再びリターンして、前述した過程を繰り返して行う。

一方、前記ステップ（Ｓ６）で車両が停車したと判断される場合（即ち、条件を満せば）、エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にあるか否かを判断する（Ｓ７）。

前記ステップ（Ｓ７）でエアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にないと判断される場合（即ち、条件を満さなければ）、前記ウォータポンプと前記クーリングファンの作動速度を制御し（Ｓ８）、前記（Ｂ）過程にリターンする。

即ち、車両がエアコンを作動させた状態で急加速走行後に停車した場合、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で停車した場合は、インタークーラー１３の発熱量が最大に増加することにより、蓄熱された熱がインタークーラー用ラジエータ１４に流入されるが、停車した状態では、走行風が流入されず水冷式コンデンサ２１に流入した冷媒の温度が上昇し得る。

このような冷媒の温度上昇は、エアコンシステム２０の圧力上昇と圧縮機２９の温度上昇を発生させるようになるところ、ウォータポンプ１７の作動速度の制御を通じて通過流量を増大させ、クーリングファン１９の作動速度を最大に制御して冷却水の冷却を図ることで、圧縮機２９の温度上昇により圧縮機２９内部のシーリングが熱によって老化し冷媒が漏れることを未然に防止することになる。

一方、エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にあると判断される場合（即ち、条件を満せば）、制御を終了する。

ここで、前記ウォータポンプ１７と前記クーリングファン１９は、多段でその作動速度が制御されて流量と風量が調節されることができる。

また、前記ウォータポンプ１７は、電動ウォータポンプで構成され、ＥＣＵの制御信号によって作動速度が制御されることで、循環する冷却水の流量が調節されることができる。

従って、上記のように構成される本発明の実施例に係る車両用エアコンシステムの制御方法を適用すれば、水冷式インタークーラー１３が適用された車両において、インタークーラー用ラジエータ１４の内部には水冷式コンデンサ２１を装着し、前方には空冷式コンデンサ２３を配置して冷却システムと統合し、エアコンを作動させた状態で急加速走行後に停車した場合、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で停車した場合、エアコンの圧力と冷却水の温度によりウォータポンプ１７とクーリングファン１９の作動を制御することで、冷媒の温度が上昇した状態で圧縮機２９に供給されることを防止して、圧縮機の温度上昇によるシーリングの耐久性の低下、及び冷媒の漏れを防止することができる。

また、車両が停車した状態で走行風の流入がない場合、ウォータポンプ１７とクーリングファン１９の作動を制御することで、冷媒の温度上昇を防止して凝縮効率を高め、圧縮機の所要動力を減らして車両の燃費を向上させることができる。

以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と下記に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることはもちろんである。

１０：冷却システム
１１：エンジン
１２：エンジン用ラジエータ
１３：インタークーラー
１４：インタークーラー用ラジエータ
１５：クーリングモジュール
１７：ウォータポンプ
１９：クーリングファン
２０：エアコンシステム
２１：水冷式凝縮器
２３：空冷式凝縮器
２５：膨張弁
２７：蒸発器
２９：圧縮機

Claims (6)

1. エンジンとインタークーラーを冷却水で冷却する冷却システムから冷却水の供給を受けて冷媒を凝縮させる水冷式コンデンサがインタークーラー用ラジエータに組み込まれ、前記インタークーラー用ラジエータの前方には、外気と熱交換を通じて前記水冷式コンデンサから供給される冷媒を凝縮させる空冷式コンデンサを含む車両用エアコンシステムの制御方法において、
   （Ａ）車両の始動がオンになった状態で車両の走行中、エアコンの作動を感知して冷媒を循環させる過程と、
   （Ｂ）エンジン用ラジエータと、前記インタークーラー用ラジエータと、前記水冷式コンデンサと、前記空冷式コンデンサとを含むクーリングモジュールでウォータポンプとクーリングファンの作動を通じて冷却水を循環及び冷却させる過程と、
   （Ｃ）車両がエアコンを作動させた状態で急加速走行状態、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で車両が停車したか否かを判断し、車両が停車したか否かの判断によってエアコンの圧力、冷却水温が既設定された設定値内にあるか否かを判断してウォータポンプとクーリングファンの作動速度を制御し、制御を終了する過程と、
   を含むことを特徴とする車両用エアコンシステムの制御方法。
2. 前記（Ａ）過程は、
   車両の始動をオンにして走行するステップと、
   エアコンが作動したか否かを感知するステップと、
   圧縮機を駆動させて冷媒を圧縮して循環させるステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用エアコンシステムの制御方法。
3. 前記（Ｂ）過程は、
   前記クーリングモジュールのエンジン用ラジエータとインタークーラー用ラジエータから前記エンジンと前記インタークーラーにそれぞれ冷却水が循環するように前記ウォータポンプを駆動させるステップと、
   前記エンジンと前記インタークーラーをそれぞれ冷却しながら温度が上昇した冷却水が流入される前記クーリングモジュールに外気と共に風を送風して冷却させるように前記クーリングファンを作動させるステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用エアコンシステムの制御方法。
4. 前記（Ｃ）過程は、
   車両がエアコンを作動させた状態で急加速走行状態、または車両の走行後にエアコンを止めた状態で車両が停車したか否かを判断するステップと、
   車両が停車していないと判断される場合、前記（Ａ）過程にリターンするステップと、
   車両が停車したと判断される場合、エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にあるか否かを判断するステップと、
   エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にないと判断される場合、前記ウォータポンプと前記クーリングファンの作動速度を制御し、前記（Ｂ）過程にリターンするステップと、
   エアコンの圧力と冷却水の温度が既設定された設定値内にあると判断される場合、制御を終了するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用エアコンシステムの制御方法。
5. 前記ウォータポンプと前記クーリングファンは、
   多段でその作動速度が制御されて流量と風量が調節されることを特徴とする請求項４に記載の車両用エアコンシステムの制御方法。
6. 前記ウォータポンプは、
   電動ウォータポンプで構成され、ＥＣＵの制御信号によって作動速度が制御されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両用エアコンシステムの制御方法。

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