KR101186238B1 - 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치 및 그 방법이 개시된다. 글로우 플러그로 일정한 전력량을 공급하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치는, IPS부, 전류 측정부, 및 제어 신호 생성부를 포함하며, 전자 제어 장치, 복수의 글로우 플러그, 전원부, 및 전원 측정부와 연결되고, 전자 제어 장치로부터 키 on 신호가 입력되면 생성한 제어 신호를 출력한다. IPS부는 제어 신호에 따라 전원부에서 공급되는 전압을 글로우 플러그로 인가하고, 글로우 플러그의 상태를 확인하며, 전류 측정부는 IPS부와 연결된 전류 센싱 모듈을 이용하여 글로우 플러그에 흐르는 전류값을 측정한다. 또한, 제어 신호 생성부는 급속 승온 구간이 종료되면, 전류 측정부로부터 측정된 전류값이 기준 전류보다 낮아지도록, 전압 공급을 제어하는 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 IPS부로 출력한다. 이러한 구성으로 인해, 과온 구간에 해당하는 온도를 기준 온도로 유지할 수 있으므로 글로우 플러그의 내구 수명을 증가 및 조기 단선을 예방할 수 있다.
Figure R1020090120368
글로우 플러그, 온도 제어, 급속 승온

Description

온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치 및 그 방법{Glow plug controling apparatus capable of temperature compensation and method thereof}
본 발명은 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 글로우 플러그의 과온을 완화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
디젤엔진은 가솔린엔진과는 달리, 별도의 점화장치를 사용하지 않기 때문에, 공기를 흡입하여 높은 압력까지 압축한 후, 압축으로 인해 높은 온도로 가열된 공기 중에 연료를 분사하여 연소를 발생시킨다.
하지만, 동절기에는 연소실 내의 공기가 자기착화에 필요한 온도까지 도달하지 않을 경우가 있으므로, 글로우 플러그(Glow Plug)라는 전기가열 보조기구를 사용한다.
즉, 연소실 내에 글로우 플러그의 발열부가 돌출되도록 배치하여, 시동 전에 기관 내부가 따뜻해지도록 예열하여 연료분무시 착화원으로 사용한다.
글로우 플러그를 급속승온하기 위해서는 초기에 높은 에너지를 순간적으로 인가하여(높은 전류가 순간적으로 흐름) 온도를 기준 온도 이상으로 급속 승온 한 후, 정격 에너지를 인가하여 일정한 온도를 유지한다.
즉, 도 1과 같이(도 1은 종래의 글로우 플러그에서 흐르는 전류에 따른 온도를 그래프로 나타낸 도면), 글로우 플러그가 예열 되는 과정은 글로우 플러그의 온도를 소정 시간 내에 기준 온도까지 상승시키는 구간인 급속 승온 구간(11), 및 일정한 온도를 유지하는 구간인 온도 유지구간(12)으로 나뉜다.
하지만, 상기와 같은 종래의 글로우 플러그 예열 과정은 온도 유지구간(12)에서 전압(펄스 폭)을 낮추더라도, 글로우 플러그 내부 코일의 잠재 에너지에 의한 열 저항 변화를 감지하거나 보상하지 못하여 온도 유지구간(12)에 온도가 일정 구간 상승하는 과온 구간(13)이 발생하게 된다.
이러한 과온 구간(13)은 차량에 시동이 걸릴 때마다(Key on) 매번 발생하므로, 글로우 플러그의 내구 수명을 단축시킬 수 있으며, 이로 인해 조기 단선될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 과온 구간(13)에 해당하는 온도를 완화시켜, 글로우 플러그의 내구 수명을 증가시켜 조기 단선을 예방하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치는 IPS부, 전류 측정부, 및 제어 신호 생성부를 포함하며, 전자 제어 장치, 복수의 글로우 플러그, 전원부, 및 전원 측정부와 연결되고, 전자 제어 장치로부터 키 on 신호가 입력되면 생성한 제어 신호를 출력한다.
IPS부는 제어 신호에 따라 전원부에서 공급되는 전압을 글로우 플러그로 인가하고, 글로우 플러그의 상태를 확인하고, 전류 측정부는 IPS부와 연결된 전류 센싱 모듈을 이용하여 글로우 플러그에 흐르는 전류값을 측정한다.
또한, 제어 신호 생성부는 급속 승온 구간이 종료되면, 전류 측정부로부터 측정된 전류값이 기준 전류보다 낮아지도록, 전압 공급을 제어하는 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 IPS부로 출력한다.
이러한 구성으로 인해, 과온 구간에 해당하는 온도를 기준 온도로 유지할 수 있으므로 글로우 플러그의 내구 수명을 증가 및 조기 단선을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어장치는 듀티 설정부 및 시간 설정부를 더 포함할 수 있다.
듀티 설정부는 전자 제어 장치로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호, 및 전원 측정부에서 측정된 전압값을 이용하여 제어 신호 생성부로 출력할 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정할 수 있고, 시간 설정부는 전원 측정부에서 측정된 전압값을 이용하여 급속 승온 구간의 시간을 설정할 수 있다.
이 경우, 제어 신호 생성부는 듀티 설정부로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호 및 급속 승온 구간의 시간을 이용하여 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 전류 측정부는 글로우 플러그의 내부 코일 온도에 따른 열 저항으로부터 전류를 측정하는 전류 센싱 모듈을 이용할 수 있다.
또한, 전류 측정부는 급속 승온 구간의 종료 후에, 측정 전류값이 미리 설정된 목표 온도에 대응하는 전류값으로 되는 시점을 온도 보상 구간의 종료 시점을 구할 수 있다.
또한, 전류 측정부는 급속 승온 구간의 종료 후에, 측정한 전류와 기준 전류의 차이가 소정 비율에 도달하는 시점을 감지하여 온도 보상 구간의 종료 시점을 구할 수 있다.
또한, 제어 신호 생성부는 측정된 전류값을 다음의 수식에 적용하여 제어 신호를 생성할 수 있으며, 수식은
Figure 112009075309254-pat00001
I = Icoil - Inorm
Pout = (1 - F ×
Figure 112009075309254-pat00002
I/Inorm) × Pnorm 이고,
Icoil은 급속 승온 구간의 종료 후, 실제 코일에 흐르는 전류, Inorm은 열 평형 상태의 전류인 기준 전류, Pnorm은 급속 승온 구간의 종료 후 글로우 플러그에 공급되는 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클, Pout은 측정 전류가 적용된 제어 신호의 듀티 사이클, 및 F는 보상 계수일 수 있다.
아울러, 상기 장치를 방법의 형태로 구현한 발명이 개시된다.
본 발명에 의해 글로우 플러그의 급속 승온 구간(21)과 온도 유지구간(22) 사이에 온도 보상 구간(24)을 추가하여 최적의 에너지를 공급함으로써, 과온 구간(23)에 해당하는 온도를 기준 온도로 유지할 수 있으므로 글로우 플러그의 내구 수명을 증가 및 조기 단선을 예방할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 발명의 이해를 보다 명확하게 하기 위해 동일한 구성요소에 대해서는 상이한 도면에서도 동일한 부호를 사용하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 글로우 플러그(400)에서 흐르는 전류에 따른 온도를 그래프로 나타낸 도면이며, 도 4는 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류의 듀티 사이클을 그래프로 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하고자 한 다.
본 발명에 따른 글로우 플러그 제어 장치(100)는 전자 제어 장치(200), 복수의 글로우 플러그(400), 및 전원부(300)와 연결되며, 시간 설정부(110), 듀티 설정부(120), 제어 신호 생성부(130), IPS부(140), 및 전류 측정부(150)를 포함한다.
전원부(300)를 글로우 플러그 제어 장치(100)에 연결하는 이유는 키 on 신호가 인가되는 순간부터 일정 시간 동안 플러그 제어 장치(100)가 작동하도록 하기 위해서이고, 전원부(300)로는 일반적으로 디젤 자동차에 구비된 배터리가 사용되며, 12V의 출력을 가질 수 있다.
전원 측정부(310)는 글로우 플러그(400)에 인가되는 전압의 크기를 측정하는데, 배터리는 12V의 정전압을 출력하므로, 전압의 크기는 12V로 일정하게 측정된다. 하지만, 배터리의 사용기간이 증가하거나 배터리가 방전되는 등의 경우에는, 측정된 전압의 크기가 정전압의 크기와 다소 다를 수 있다.
전자 제어 장치(200)에서 동작 제어부(160)로 키(key) on 신호가 입력되어 글로우 플러그 제어 장치(100)가 작동하기 시작하면, 시간 설정부(110)는 전원 측정부(310)에서 측정된 전압값을 이용하여 급속 승온 구간(21)의 시간을 설정할 수 있다.
즉, 전원부(300)에서 공급되는 전원이 전원 측정부(310)에서 12V로 측정되었다면, 글로우 플러그(400)가 예열될 수 있는 기준 온도까지 온도를 급속으로 승온시키기 위한 전류가 흐르는 시간(급속 승온 구간(21)의 시간), 즉, 12V의 전압을 지속적으로 인가하는 시간을 설정할 수 있다.
예컨대, 기준 온도가 1000℃이고, 1초에 12V가 인가될 경우 500℃가 상승한다고 하면, 급속 승온 구간(21)의 시간은 2초가 된다.
듀티 설정부(10)는 전자 제어 장치(200)로부터 입력된 펄스 폭 변조(PWM) 신호, 및 전원 측정부(310)에서 측정된 전압값을 이용하여 제어 신호 생성부(130)로 출력할 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클(duty cycle)을 설정할 수 있다.
만약, 펄스 폭 변조 신호가 12V 인가 전압에 대해 30%이고, 측정된 전압값이 12V라면, 제어 신호 생성부(130)로 출력할 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클은 입력되는 펄스 폭 변조 신호와 동일한 30%가 된다.
하지만, 펄스 폭 변조 신호가 12V인 인가 전압에 대해 30%이고, 측정된 전압값이 12V보다 작다면, 듀티 설정부(110)는 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류가 일정한 크기를 가지도록, 제어 신호 생성부(130)로 출력할 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 입력되는 펄스 폭 변조 신호의 30%보다 크게 설정할 수 있다.
제어 신호 생성부(130)는 시간 설정부(110)로부터 설정된 급속 승온 구간(21)의 시간 및 듀티 설정부(120)로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호를 이용하여 제어 신호를 생성할 수 있다.
즉, 전원 측정부(310)에서 전압은 12V로 측정되고, 급속 승온 구간(21)의 시간이 2초, 입력된 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클이 30%로 설정되었다면, 제어 신호 생성부(130)의 출력은 0~2초 구간에서는 12V가 지속적으로 인가되고, 2초 이후의 구간에서는 30%의 듀티 사이클로 12V가 인가되도록 설정된 펄스 폭 변조 신호인 제어 신호가 된다.
IPS부(140)는 제어 신호에 따라 전원부(300)에서 공급되는 전압을 글로우 플러그(400)로 인가하고, 글로우 플러그(400)의 상태를 확인한다.
IPS(Intelligent Power Switching device)는 반도체 소자(IC)를 이용한 부하 전원 컨트롤 장치이며, 퓨즈 및 릴레이로 대체할 수 있다.
IPS는 기본적으로, 단선, 단락, 과부하 등에 따른 전류 부족 또는 과대를 감지하여, 회로를 차단함으로써 회로를 보호할 수 있고, 부하 전원 출력단의 단선 및 단락 발생시, 고장을 감지하여 전자 제어 장치(200)를 통해 진단 장비로 고장코드를 전송할 수 있다.
또한, 빠른 스위칭 제어가 가능하고, 소형 및 다채널 제어가 가능하여 많은 전기부하를 동시 제어할 수 있으며, 제어기능 추가시 업그레이드가 용이하다는 특징이 있다.
이러한 특징으로 인해, IPS부(140)는 글로우 플러그(400)로의 제어 신호에 따른 전압 인가뿐만 아니라, 전압을 인가하는 회로를 보호할 수 있으며, 글로우 플러그(400)의 상태를 나타내는 진단 신호를 생성하여 전자 제어 장치(200)로 전송할 수 있다.
여기에서, 예열 플러그(400)의 상태는, 예열 플러그(400)의 그라운드(GND)가 단락되었는지 여부, 예열 플러그(400)의 현재 온도, 예열 플러그(400)에 인가되는 전류 및 전압의 크기, 펄스 폭 변조 신호의 오류 여부 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상태를 의미한다.
전류 측정부(150)는 IPS부(140)와 연결된 전류 센싱 모듈을 이용하여 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 제어 신호 생성부(130)로 입력한다.
전류 센싱 모듈은 글로우 플러그(400)의 내부 코일 온도에 따른 열 저항으로부터 전류값을 측정할 수 있다.
즉, 전류 센싱 모듈은 코일 온도가 상승하면 열 저항이 증가하므로, 코일에 흐르는 전류가 감소하는 특징을 이용하여 코일의 열 저항으로부터 전류값을 측정할 수 있다.
제어 신호 생성부(130)는 급속 승온 구간(21)이 종료되면, 전류 측정부(150)로부터 측정된 전류가 기준 전류보다 낮아지도록, 전압 공급을 조절하는 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 IPS부(140)로 출력한다.
도 3의 그래프를 보면, 글로우 플러그(400)의 예열이 급속 승온 구간(21), 온도 보상 구간(24), 온도 유지구간(22)의 순서로 진행됨을 알 수 있다.
급속 승온 구간(21)은 도 1의 종래 기술 그래프와 일치하며, 온도 보상 구간(24)으로부터 글로우 플러그(400)의 과승온을 방지할 수 있다.
급속 승온 구간(21)의 시간 동안 글로우 플러그(400)로 고전류가 흐르게 되어 글로우 플러그(400)는 급속으로 승온하여 예열 되기 시작한다.
실제로 입력되는 전압은 일정한 전압이지만, 그래프에서는 급속 승온 구간(21) 동안 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류가 줄어드는 것을 볼 수 있는데, 이는 전압이 인가되어 전류가 흐르면, 글로우 플러그(400)의 내부 코일 온도가 상승하게 되고, 이에 따른 열 저항으로 인해 흐르는 전류량이 감소하기 때문이다.
글로우 플러그(400)가 예열 될 수 있는 기준 온도에 도달하게되면, 급속 승온 구간(21)이 종료되고, 그 후, 맨 처음 IPS부(140)로 입력된 제어 신호에 따라 듀티 사이클이 30%로 설정된 12V의 전압이 공급된다.
하지만, 듀티 사이클이 30%로 설정된 12V의 전압이 공급될 경우, 도 1에 도시된 그래프의 과온 구간(13)이 발생하게 된다. 전압이 일정할 때 출력 에너지는 'P = V×I×Duty'공식에 따라 전류와 듀티 사이클에 의하여 결정되는데, 급속 승온 구간(11)이 종료되는 시점(온도 유지 구간(12) 또는 과온 구간(13)의 시작점)에서 온도 조절코일의 저항이 충분히 올라가지 못하기 때문에, IPS부(140)가 on 상태에서 흐르는 전류는 온도 유지 구간(12)의 후반부보다 큰 상태가 된다.
이 상태에서 급속 승온 구간(11)과 같은 듀티 사이클을 출력하면 출력 전력이 증가하여 가열 코일이 계속 높은 에너지를 열로 변환하고, 글로우 플러그(400) 내에 저장한 에너지와 같이 과열 현상(과온 구간(13))을 초래하게 되는 것이다.
도 4의 (a)는 도 1의 과온 구간(13)에서 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류 측정값의 듀티 사이클을 그래프화 한 것이며, 이 때의 전류값은 도 1의 전류 그래프와 같이 듀티 사이클이 적용된 RMS(Root Mean Square)값을 나타낸다(IRMS = I × Duty).
그러므로, 도 1의 과온 구간(13)을 최소화시키기 위해, 즉, 도 3의 온도 유지 구간(22)과 같은 에너지를 출력하기 위해, 듀티 사이클을 낮춰야 하는데, 제어 신호 생성부(130)는 전류 측정부(150)에서 측정된 전류값(글로우 플러그(400)에 흐 르는 전류는 기준 전류보다 큼)을 이용하여 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류를 기준 전류보다 낮추는 제어 신호를 생성(측정된 전류값에 비례하여 듀티 사이클을 줄이는 형식)한다.
즉, 2초 이후부터, 글로우 플러그(400)에 공급되는 전압 12V에 대한 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 30%보다 낮춘 펄스 폭 변조 신호를 생성한다.
제어 신호 생성부(130)는 측정 전류값을 다음의 수학식 1에 적용하여 제어 신호를 생성할 수 있다.
Figure 112009075309254-pat00003
(1) I = Icoil - Inorm
(2) Pout = (1 - F ×
Figure 112009075309254-pat00004
I/Inorm) × Pnorm
수학식 1에서, Icoil은 급속 승온 구간(21)의 종료 후, 실제 코일에 흐르는 전류를 의미하고, Inorm은 열 평형상태의 전류인 기준 전류(예컨대, 5.5A)를 의미하며, Pnorm은 급속 승온 구간(21)의 종료 후, 글로우 플러그(400)에 공급되는 펄스 폭 변조 신호의 펄스 폭(듀티 사이클)을 의미한다.
또한, Pout은 측정 전류가 적용된 제어 신호의 듀티 사이클을 의미하며, F는 보상 계수로, 미리 설정되어 있다.
수학식 1의 (1)로부터, 측정된 급속 승온 구간(21) 종료 후 실제 코일에 흐르고 있는 전류(Icoil, 기준 전류보다 큼)와 미리 설정된 열평형(목표 온도) 상태의 전류(Inorm)의 차이를 알 수 있다.
또한, 수학식 1의 (2)로부터, 수학식 1의 (1)에서 계산된 전류차와 열 평형 상태의 전류(Inorm)의 비율에 따라, 온도 보상 구간(24)에서 펄스 폭 변조 신호의 펄스 폭(듀티 사이클)을 구할 수 있다.
이로 인해, 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류량을 기준 전류 이하로 조절하여 코일이 열평형 상태에 도달하는 시간을 최소화시킬 수도 있다.
제어 신호 생성부(130)는 측정 전류값을 적용하여 생성한 제어 신호를 IPS부(140)로 입력하고, IPS부(140)는 제어 신호에 따라 글로우 플러그(400)로 전원부(300)에서 공급되는 전압을 인가한다.
그 결과, 도 1과 같은 과온 구간(13)은 도 3의 과온 구간(23)처럼 완화될 수 있고, 도 3에서 기준 온도를 넘어 과온 구간(23) 이후에 목표 온도에 도달하기까지의 구간이 온도 보상 구간(24)이 된다.
도 4의 (b)는 온도 보상 구간(24)에서 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류를 측정한 그래프이며, 이를 살펴보면, 보상 전 과온 구간(13)에서의 전류값과 보상 후 온도 보상 구간(24)에서의 전류값은 같으나, 듀티 사이클이 변경된 제어 신호가 적용되므로, 도 3의 전류 그래프와 같이 RMS 전류가 낮아지는 것을 볼 수 있다.
즉, 출력 에너지가 온도 보상 구간(24)과 동일하게 유지되거나 더 줄어들어서 과온 현상을 방지할 수 있다.
온도 보상 구간(24)의 종료 시점은, 전류 측정부(150)를 통해 다음과 같은 방식으로 알 수 있다.
전류 측정부(150)는 급속 승온 구간(21)의 종료 후에, 열 저항 변화를 감지하여 측정 전류값이 미리 설정된 목표 온도에 대응하는 전류값으로 되는 시점을 온도 보상 구간(24)의 종료 시점으로 할 수 있다.
또한, 전류 측정부(150)는 급속 승온 구간(21)의 종료 후에, 열 저항 변화를 감지하여 측정한 전류와 기준 전류의 차이가 소정 비율(예컨대, 10%)에 도달하는 시점을 온도 보상 구간(24)의 종료 시점으로 할 수 있다.
조절 코일이 열평형 상태가 되면, 온도 보상 구간(24)이 종료되고 온도 유지 구간(22)으로 진입한다.
도 4의 (c)는 온도 유지 구간(22)에서 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류를 측정한 그래프이며, 이를 살펴보면, 온도 유지 구간(22)에서 측정 전류값의 듀티 사이클은 온도 보상 구간(24)보다는 높지만, 출력 전류가 감소하게 되므로 도 3의 전류 그래프에서와 같이 RMS 전류는 작아짐을 볼 수 있다.
이러한 구성으로 인해, 필요 이상의 에너지 공급을 최소화하여 과온 구간(24)에 해당하는 온도를 완화시킬 수 있으므로 글로우 플러그(400)의 내구 수명을 증가 및 조기 단선을 예방할 수 있다.
또한, 기존 알고리즘에 보상 알고리즘을 추가하는 형식으로 설계할 수 있으 므로, 종래의 글로우 플러그 제어 장치의 구조를 수정할 필요가 없다.
도 5는 본 발명에 따른 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
동작 제어부(160)가 전자 제어 장치(200)로부터 키 on 신호를 입력받으면(S100) 글로우 플러그 제어 장치(100)가 작동을 시작한다.
듀티 설정부(120)는 전자 제어 장치(200)로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호, 및 전원 측정부(310)에서 측정된 전압값을 이용하여 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정하고(S200), 시간 설정부(110)는 전원 측정부(310)에서 측정된 전압값을 이용하여 급속 승온 구간(21)의 시간을 설정한다(S300).
듀티 설정부(120)에서 생성된 펄스 폭 변조 신호 및 급속 승온 구간(21)의 시간은 제어 신호 생성부(130)로 입력되어, 제어 신호를 생성하는 데에 이용되며(S400), 제어 신호 생성부(130)는 생성한 제어 신호를 IPS부(140)로 입력한다.
IPS부(140)가 제어 신호에 따라 글로우 플러그(400)로 전압을 인가하고(S500), 글로우 플러그(400)의 상태를 확인한다(S600).
전류 측정부(150)는 IPS부(140)와 연결된 전류 센싱 모듈을 이용하여 글로우 플러그(400)에 흐르는 전류를 측정하여(S700) 제어 신호 생성부(130)로 측정값을 입력한다.
전류 센싱 모듈은 글로우 플러그(400)의 내부 코일 온도에 따른 열 저항으로부터 전류를 측정할 수 있다.
급속 승온 구간(21) 시간이 종료되면, 제어 신호 생성부(130)가 글로우 플러 그(400)에 흐르는 전류를 기준 전류보다 낮추는 제어 신호를 생성하는데(S800), 측정되는 전류를 기준 전류보다 낮추기 위해, 상기 언급된 수학식 1에 측정된 전류값을 적용하여 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어 신호 생성부(130)는 생성된 제어 신호를 IPS부(150)로 출력하여 제어 신호에 따라 글로우 플러그(400)에 전압을 인가하는 과정(단계 S500 내지 단계 S800)이 반복된다.
도 5에서는 측정 전류를 이용하여 제어 신호를 생성하는 단계 S800 이후에 전자 제어 장치(200)로부터 키 off 신호가 입력되면, 전압 인가를 중단하는 것으로(S810) 나타내었지만, 단계 S100 내지 단계 S800 사이 어디에서나 전자 제어 장치(200)로부터 키 off 신호가 입력되면, 전압 인가를 중단할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 글로우 플러그에서 흐르는 전류에 따른 온도를 그래프로 나타낸 도면관리 화면의 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 글로우 플러그에서 흐르는 전류에 따른 온도를 그래프로 나타낸 도면관리 화면의 실시예를 도시한 도면.
도 4는 글로우 플러그에 흐르는 전류의 듀티 사이클을 그래프로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도.

Claims (13)

  1. 전자 제어 장치, 복수의 글로우 플러그, 전원부, 및 전원 측정부와 연결되며, 상기 전자 제어 장치로부터 키 on 신호가 입력되면 생성한 제어 신호를 출력하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치로서,
    상기 제어 신호에 따라 상기 전원부에서 공급되는 전압을 상기 글로우 플러그로 인가하고, 상기 글로우 플러그의 상태를 확인하는 IPS부;
    상기 IPS부와 연결된 전류 센싱 모듈을 이용하여 상기 글로우 플러그에 흐르는 전류값을 측정하는 전류 측정부; 및
    급속 승온 구간이 종료되면, 상기 전류 측정부로부터 측정된 전류값이 기준 전류보다 낮아지도록, 전압 공급을 제어하는 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 IPS부로 출력하는 제어 신호 생성부; 를 포함하고,
    상기 제어 신호 생성부는,
    측정된 전류값을 다음의 수식에 적용하여 상기 제어 신호를 생성하며,
    상기 수식은,
    Figure 112012008098507-pat00014
    I = Icoil - Inorm
    Pout = (1 - F × I/Inorm) × Pnorm 이고,
    Icoil은 급속 승온 구간의 종료 후, 실제 코일에 흐르는 전류, Inorm은 열 평형상태의 전류인 기준 전류, Pnorm은 급속 승온 구간의 종료 후 글로우 플러그에 공급되는 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클, Pout은 측정 전류가 적용된 제어 신호의 듀티 사이클, 및 F는 보상 계수인 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호, 및 상기 전원 측정부에서 측정된 전압값을 이용하여 상기 제어 신호 생성부로 출력할 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정하는 듀티 설정부; 및
    상기 전원 측정부에서 측정된 전압값을 이용하여 상기 급속 승온 구간의 시간을 설정하는 시간 설정부; 를 더 포함하고,
    상기 제어 신호 생성부는,
    상기 듀티 설정부로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호 및 상기 급속 승온 구간의 시간을 이용하여 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전류 측정부는,
    상기 글로우 플러그의 내부 코일 온도에 따른 열 저항으로부터 전류를 측정하는 전류 센싱 모듈을 이용하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전류 측정부는,
    상기 급속 승온 구간의 종료 후에, 측정 전류값이 미리 설정된 목표 온도에 대응하는 전류값으로 되는 시점을 감지하여 온도 보상 구간의 종료 시점을 구하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 전류 측정부는,
    상기 급속 승온 구간의 종료 후에, 측정한 전류와 상기 기준 전류의 차이가 소정 비율에 도달하는 시점을 감지하여 온도 보상 구간의 종료 시점을 구하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 장치.
  6. 삭제
  7. (e) IPS부가 제어 신호에 따라 전원부에서 공급되는 전압을 글로우 플러그로 인가하고, 상기 글로우 플러그의 상태를 확인하는 단계;
    (f) 전류 측정부가 상기 IPS부와 연결된 전류 센싱 모듈을 이용하여 상기 글로우 플러그에 흐르는 전류값을 측정하는 단계; 및
    (g) 제어 신호 생성부가, 급속 승온 구간이 종료되면, 상기 전류 측정부로부터 측정된 전류값이 기준 전류보다 낮아지도록, 전압 공급을 제어하는 상기 제어 신호를 생성하여 상기 IPS부로 출력하는 단계; 를 포함하고,
    상기 (g) 단계에서, 상기 제어 신호 생성부는 측정된 전류값을 다음의 수식에 적용하여 상기 제어 신호를 생성하며,
    상기 수식은,
    Figure 112012008098507-pat00016
    I = Icoil - Inorm
    Pout = (1 - F ×
    Figure 112012008098507-pat00017
    I/Inorm) × Pnorm 이고,
    Icoil은 급속 승온 구간의 종료 후, 실제 코일에 흐르는 전류, Inorm은 열 평형상태의 전류인 기준 전류, Pnorm은 급속 승온 구간의 종료 후 글로우 플러그에 공급되는 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클, Pout은 측정 전류가 적용된 제어 신호의 듀티 사이클, 및 F는 보상 계수인 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이전에,
    (a) 전자 제어 장치로부터 키 on 신호를 입력받는 단계;
    (b) 듀티 설정부가 상기 전자 제어 장치로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호, 및 상기 전원부로부터 인가되는 전압을 이용하여 상기 제어 신호 생성부로 출력할 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 설정하는 단계;
    (c) 시간 설정부가 저장되어 있는 글로우 플러그 제어 장치의 on/off 시간을 통해 상기 급속 승온 구간의 시간을 설정하는 단계; 및
    (d) 상기 제어 신호 생성부가 상기 듀티 설정부로부터 입력된 펄스 폭 변조 신호 및 상기 급속 승온 구간의 시간을 이용하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    (h) 상기 전자 제어 장치로부터 키 off 신호가 입력되면, 전압 인가를 중단 하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서는,
    상기 전류 측정부가 상기 글로우 플러그의 내부 코일 온도에 따른 열 저항으로부터 전류를 측정하는 전류 센싱 모듈을 이용하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서,
    상기 전류 측정부가, 상기 급속 승온 구간의 종료 후에, 측정 전류값이 미리 설정된 목표 온도에 대응하는 전류값으로 되는 시점을 감지하여 온도 보상 구간의 종료 시점을 구하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서는,
    상기 전류 측정부가, 상기 급속 승온 구간의 종료 후에, 측정한 전류와 상기 기준 전류의 차이가 소정 비율에 도달하는 시점을 감지하여 온도 보상 구간의 종료 시점을 구하는 것을 특징으로 하는 온도 보상이 가능한 글로우 플러그 제어 방법.
  13. 삭제
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