차압 계측에 의한 압축기 토크 연산

초록

본 논문에서는 기존의 증발기 측 공기 부하 조건에 따른 토크 연산 방안의 신뢰성을 개선하고자, 냉매 측 조건에 따른 토크 연산 방안에 대해 연구를 진행하여 다음과 같은 결과를 확인하였다. (1) 기존의 토크 연산 방법인 부하토크는 시스템 불안정 상태 및 부품의 성능 편차를 반영하지 못하므로 토크 연산의 신뢰성 향상에 한계가 있다. (2) 냉매 측의 토크 연산 인자에 대한 영향도 분석을 통하여 냉매 유량의 영향도가 97% 수준으로 가장 높음을 확인하였으며, 냉매 유량에 상응하는 토출 과정의 차압에 의해 토크를 연산하는 차압토크 방안을 제안 하였다. (3) 차압과 압축기 구동 토크와의 관계는 토크 맵 평가 결과로부터 각각의 토출 압력과 운전속도에 대해 가변 조건과 최대각 조건에서 기울기가 상이한 일차 함수식으로 제안하였다. (4) 실차 평가 결과, 차압토크는 부하토크 대비 토크 연산 오차의 평균값이 작동 구간 및 평가 조건에 따라 0.5~1.7 Nㆍm에서 0.02~1.0 Nㆍm로 오차 범위가 0.3~1.0 Nㆍm 개선된 것을 확인할 수 있다. (5) 또한, 저부하 조건에서 주로 발생하는 TXV의 불안정한 거동에 의한 토크의 이상 거동 구간에 대해서도 차압토크의 평균 오차값은 1.5 Nㆍm로 부하토크 평균 오차 3.8 Nㆍm 대비 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다. (6) 이와같이 냉매측 차압에 의한 토크 연산 방안은 공조기 성능에 관계없이 냉매측의 차압에 의해 토크 연산이 가능하므로 공조기 성능에 영향을 받는 부하토크의 문제점을 개선할 수 있다. 본 연구의 결과인 토출 과정의 냉매 차압에 의한 압축기 토크 연산 방식은 차압 센서의 장착만으로 가변 압축기 구동 토크 연산의 신뢰성이 향상되고, 공조기 품질 편차에 따른 연산 토크의 오차 문제를 개선할 수 있으므로 양산 차량에 적용될 수 있는 타당한 기술로 판단된다.

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