KR101619277B1 - 전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 워터펌프 제어 관련 신호와 전원 신호의 분리 및 엔진제어장치(ECU)의 디지털 신호 입력을 이용하여 전동식 워터펌프를 효과적으로 구동 제어하는 전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 실시예는, 엔진제어장치(ECU)와 캔(CAN) 통신을 수행하며, 림프-홈 모드, 슬립 모드 및 웨이크업 모드를 수행하는 전동식 워터펌프 제어기에 의한 전동식 워터펌프 제어 방법으로, 상기 엔진제어장치에서 상기 CAN 통신을 통해 상기 전동식 워터펌프를 제어하기 위한 CAN 신호를 수신하는 단계; 엔진 및 상기 전동식 워터펌프의 페일 세이프와 관련된 페일 세이프 디지털 신호를 상기 엔진제어장치로부터 수신하는 단계; 및 상기 CAN 신호 및 페일 세이프 디지털 신호를 기초로 상기 전동식 워퍼펌프를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING ELECTRIC WATER PUMP}
본 발명은 전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전동식 워터펌프 제어 관련 신호와 전원 신호의 분리 및 엔진제어장치(ECU; engine control unit)의 디지털 신호 입력을 이용하여 전동식 워터펌프를 효과적으로 구동 제어하는 전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 전동식 워터펌프(Electric Water Pump)는, 엔진의 동력을 이용하여 구동되는 기계식 워터펌프와 달리, 모터를 이용하여 독립적으로 구동 제어되는 워터펌프이다.
전동식 워터펌프는 엔진 및 차량의 운전 조건에 맞는 냉각수 유량을, 엔진 구동과는 관계 없이, 독립적으로 구동할 수 있기 때문에 다음과 같은 이점을 제공한다.
첫째, 시동 초기 전동식 워터펌프 유동 정지로 엔진 웜업 시간을 단축할 수 있다.
둘째, 기계식 워터펌프 대비 60~70% 유량 제어로 소요 동력을 감소시킬 수 있다.
셋째, 벨트 구동이 아닌 모터 구동으로 패키지 측면에서 유리하다.
그런데, 기존에는 전원 신호인 IG 전원(ignition 전원)와 엔진제어장치로부터의 CAN 제어신호만을 이용하여 전동식 워터펌프를 구동 제어하기 때문에 CAN 제어신호가 불안정할 때 전동식 워터펌프가 림프-홈 모드(limp-home mode)로만 진입하여 구동되는 문제점이 있었다.
즉, 기준의 전동식 워터펌프 제어 방법에 따르면, 전동식 워터펌프가 비정상적으로 동작할 때 이에 대한 대책이 충분히 마련되어 있지 않아 전동식 워터펌프가 효과적으로 이용되지 못하는 문제점이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
공개특허공보 제10-2008-0035263호(2008.04.23.) 공개특허공보 제10-2012-0140412호(2012.12.31.)
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 전동식 워터펌프 제어 관련 신호와 전원 신호의 분리 및 엔진제어장치(ECU; engine control unit)의 디지털 신호 입력을 이용하여 전동식 워터펌프를 제어함으로써 전동식 워터펌프의 페일 세이프를 포함한 전동식 워터펌프의 구동 제어를 효과적으로 수행할 수 있도록 한 전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 방법은, 엔진제어장치(ECU; electronic control unit)와 캔(CAN; controller area network) 통신을 수행하며, 림프-홈 모드(limp-home mode), 슬립 모드(sleep mode) 및 웨이크업 모드(wake-up mode)를 수행하는 전동식 워터펌프 제어기에 의한 전동식 워터펌프 제어 방법으로, 상기 엔진제어장치에서 상기 CAN 통신을 통해 상기 전동식 워터펌프를 제어하기 위한 CAN 신호를 수신하는 단계; 엔진 및 상기 전동식 워터펌프의 페일 세이프와 관련된 페일 세이프 디지털 신호를 상기 엔진제어장치로부터 수신하는 단계; 및 상기 CAN 신호 및 페일 세이프 디지털 신호를 기초로 상기 전동식 워퍼펌프를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 전동식 워터펌프는 히터 보조 냉각, 터보 차저 냉각 및 인버터 냉각을 위한 보조 전동식 워터펌프를 포함하고; 상기 전동식 워터펌프의 구동 전원인 배터리(B+) 전원 및 이그니션(IG) 전원은 배터리 및 IG 전원부에서 직접 상기 전동식 워터펌프에 공급되며; 상기 전동식 워터펌프 제어기는 상기 배터리 전원 및 이그니션 전원이 상기 전동식 워터펌프에 공급되는 것을 검출하도록 이루어질 수 있다.
상기 전동식 워터펌프 제어기는, 상기 전동식 워터펌프의 회전수 지령은 상기 CAN 통신을 통해서 상기 엔진제어장치로부터 수신할 수 있다.
IG 전원이 온(on)이고, CAN 신호가 정상이면, 상기 엔진제어장치의 지령을 추종하도록 상기 전동식 워터펌프를 구동 제어할 수 있다.
IG 전원이 온(on)이고, CAN 신호가 입력되지 않는 상태에서 페일 세이프 디지털 신호(FSDS)가 정상적으로 입력되면, 림프-홈 모드에 대응하도록 상기 전동식 워터 펌프를 구동 제어할 수 있다.
IG 전원이 온(on)이고, CAN 신호가 입력되지 않는 상태에서 페일 세이프 디지털 신호(FSDS)가 정상적으로 입력되지 않으면, 상기 전동식 워터 펌프를 웨이크업 모드로 구동 제어할 수 있다.
IG 전원이 오프(off)이고, CAN 신호가 정상 입력되면, 상기 엔진제어장치의 지령을 추종하도록 상기 전동식 워터펌프를 구동 제어하고; IG 전원이 오프(off)이고, CAN 신호가 정상 입력되지 않으면, 상기 전동식 워터펌프를 슬립 모드로 구동 제어할 수 있다.
상기 전동식 워터펌프가 정상 구동 모드에서 슬립 모드로 진입하는 경우, 설정시간 이후에 상기 전동식 워터펌프를 상기 슬립 모드에 대응하는 상태로 구동할 수 있다.
그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 시스템은, 엔진을 구동 제어하기 위한 엔진제어장치(ECU; electronic control unit); 상기 엔진을 냉각하기 위한 전동식 워터펌프; 상기 전동식 워터펌프에 배터리(B+) 전원을 공급하기 위한 배터리; 상기 전동식 워터펌프에 이그니션(IG) 전원을 공급하기 위한 이그니션 전원부; 및 상기 엔진제어장치와 캔(CAN; controller area network) 통신을 수행하며; 림프-홈 모드(limp-home mode), 슬립 모드(sleep mode) 및 웨이크업 모드(wake-up mode)의 수행이 가능하고; 상기 엔진제어장치로부터 페일 세이프 디지털 신호를 수신하여 페일 세이프 제어를 포함한 전동식 워터펌프의 구동 제어를 수행하는 전동식 워터펌프 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 방법을 수행하기 위한 설정된 프로그램에 의해 동작할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 전동식 워터펌프 제어 관련 신호와 전원 신호의 분리 및 엔진제어장치(ECU; engine control unit)의 디지털 신호 입력을 이용하여 전동식 워터펌프를 구동 제어함으로써 전동식 워터펌프를 효과적으로 그리고 최적으로 구동 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 다른 전동식 워터펌프 제어 모드의 진입 조건 테이블 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 시스템은, 전동식 워터펌프 제어 관련 신호와 전원 신호의 분리 및 엔진제어장치(ECU)의 디지털 신호 입력을 이용하여 전동식 워터펌프를 구동 제어하는 시스템이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 시스템은, 엔진(1)을 구동 제어하기 위한 엔진제어장치(ECU)(100); 상기 엔진(1)을 냉각하기 위한 전동식 워터펌프(30); 상기 전동식 워터펌프(30)에 배터리(B+) 전원을 공급하기 위한 배터리(10); 상기 전동식 워터펌프(30)에 이그니션(IG) 전원을 공급하기 위한 이그니션 전원부(20); 및 상기 엔진제어장치(100)와 캔(CAN; controller area network) 통신을 수행하며, 림프-홈 모드(limp-home mode), 슬립 모드(sleep mode) 및 웨이크업 모드(wake-up mode)의 수행이 가능하고, 상기 엔진제어장치(100)로부터 페일 세이프 디지털 신호(FSDI; fail safe digital signal)를 수신하여 페일 세이프 제어를 포함한 전동식 워터펌프(30)의 구동 제어를 수행하는 전동식 워터펌프 제어기(200)를 포함할 수 있다.
상기 전동식 워터펌프(30)는 히터 보조 냉각, 터보 차저 냉각 및 인버터 냉각을 위한 보조 전동식 워터펌프(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 전동식 워터펌프(30)의 구동 전원인 배터리(B+) 전원 및 이그니션(IG) 전원은 배터리(10) 및 IG 전원부(20)에서 직접 상기 전동식 워터펌프(30)에 공급될 수 있다.
상기 전동식 워터펌프(30)에 직접 공급되는 상기 배터리(B+) 전원 및 이그니션(IG) 전원은 상기 전동식 워터펌프 제어기(200)에도 공급되어 검출될 수 있다.
상기 전동식 워터펌프 제어기(200)는 상기 전동식 워터펌프(30)의 회전수 지령을 포함한 각종 지령을 상기 CAN 통신을 통해서 상기 엔진제어장치로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 엔진(1), 배터리(10), IG 전원부(20), 및 전동식 워터펌프(30)는 기존의 것들을 그대로 사용할 수 있으므로, 이들에 대한 상세한 설명한 생략한다.
상기 전동식 워터펌프 제어기(200)는, 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서 및/또는 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어로서, 상기 설정된 프로그램은 후술할 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 방법을 수행하기 위한 일련의 명령으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 워터펌프 제어 방법의 흐름도이고; 도 3은 본 발명의 실시예에 다른 전동식 워터펌프 제어 모드의 진입 조건 테이블 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전동식 워터펌프 제어기(200)는 IG 전원이 온인지, CAN 통신이 정상인지, FSDS 신호가 입력되는지를 검출한다.
즉, 전동식 워터펌프 제어기(200)는 IG 전원이 온(on)이고(S110), CAN 신호가 정상이면(S120), FSDS 신호와는 상관없이 전동식 워터펌프(30)의 구동이 가능하기 때문에, FSDS 신호의 온/오프에 상관없이(S130), 상기 엔진제어장치(100)의 전동식 워터펌프(30)에 대한 지령을 추종하도록 상기 전동식 워터펌프(30)를 정상적으로 구동 제어한다(S210).
S120 단계에서 CAN이 정상이 아니면, 예를 들어 CAN 신호가 끊길 경우, 전동식 워터펌프 제어기(200)는 페일 세이프 디지털 신호(FSDS)가 정상적으로 입력되면(S125), 림프-홈 모드에 대응하도록 상기 전동식 워터 펌프(30)를 구동 제어한다(S220). 즉, 이 경우는 정상적인 전동식 워터펌프(30)의 구동이 필요한 조건이나 CAN 신호가 끊겨 제어신호가 없으므로 림프 홈 모드로 주행하도록 하는 것이다.
S125 단계에서 FSDS 신호가 오프이면, 이 경우는 예를 들어 FSDS 신호 라인이 단선이고 CAN 신호가 없는 상황이므로, 전동식 워터펌프 제어기(200)는 전동식 워터펌프(30)를 웨이크업 모드로 구동 제어한다(230).
S110 단계에서 IG 전원이 오프이고, CAN 신호가 정상 입력될 경우(S150), 이 경우는 CAN 제어 신호가 정상적으로 송수신이 되는 상황이므로, FSDS 신호의 온/오프에 상관없이(S160), 전동식 워터펌프 제어기(200)는 엔진제어장치(100)의 지령을 정상적으로 추종하도록 전동식 워터펌프(30)를 정상적으로 구동 제어한다(S240).
S150 단계에서 CAN 신호가 정상 입력되지 않으면, 이 경우는 전동식 워터펌프를 제어하기 위한 제어신호가 없는 경우이므로, FSDS 신호의 온/오프에 상관없이(S160), 전동식 워터펌프 제어기(200)는 전동식 워터펌프(30)를 슬립 모드로 구동 제어한다(S250).
도 3을 참조하면, 전동식 워터펌프 제어기(200)는, 상기 전동식 워터펌프(30)가 정상 구동 모드에서 슬립 모드로 진입하는 경우, 설정시간(예 15초) 이후에 상기 전동식 워터펌프를 상기 슬립 모드에 대응하는 상태로 구동할 수 있다. 이렇게 하는 이유는, 전동식 워터펌프(30)가 주행 중 갑자기 정지되면, 차량 냉각 회로 내 냉각 유동 정지에 따른 열점 발생 및 이로 인한 급격한 온도 증대로 내구 파손 등 품질 문제 등이 발생할 수 있기 때문에 이를 예방하기 위함이다. 즉, 상기 슬립 모드 진입 제어 시에 전동식 워터펌프 제어기(200)는, 전동식 워터펌프(30)를 일정 시간(예 15초) 동안 구동한 후 슬립 모드에 진입하도록 할 수 있다. 상기 일정 시간은 사전에 결정되어 프로그램화될 수 있는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 전동식 워터펌프 제어 관련 신호와 전원 신호의 분리 및 엔진제어장치(ECU; engine control unit)의 디지털 신호 입력을 이용하여 전동식 워터펌프를 구동 제어함으로써 전동식 워터펌프를 효과적으로 그리고 최적으로 구동 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
30: 전동식 워터펌프
100: 엔진제어장치
200: 전동식 워터펌프 제어기

Claims (9)

  1. 엔진제어장치(ECU; electronic control unit)와 캔(CAN; controller area network) 통신을 수행하며, 비정상적으로 동작하는 전동식 워터펌프를 제어하기 위한 림프-홈 모드(limp-home mode), 전동식 워터펌프가 동작하지 않고 대기 상태에 있는 슬립 모드(sleep mode) 및 대기 상태의 전동식 워터펌프가 활성화되는 웨이크업 모드(wake-up mode)를 수행하는 전동식 워터펌프 제어기에 의한 전동식 워터펌프 제어 방법으로,
    상기 엔진제어장치에서 상기 CAN 통신을 통해 상기 전동식 워터펌프를 제어하기 위한 CAN 신호를 수신하는 단계;
    엔진 및 상기 전동식 워터펌프의 페일 세이프와 관련된 페일 세이프 디지털 신호를 상기 엔진제어장치로부터 수신하는 단계; 및
    상기 CAN 신호 및 페일 세이프 디지털 신호를 기초로 상기 전동식 워퍼펌프를 제어하는 단계;
    를 포함하며,
    이그니션(IG) 전원이 온(on)이고, CAN 신호가 입력되지 않는 상태에서 페일 세이프 디지털 신호(FSDS)가 정상적으로 입력되면, 림프-홈 모드에 대응하도록 상기 전동식 워터 펌프를 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 전동식 워터펌프는 히터 보조 냉각, 터보 차저 냉각 및 인버터 냉각을 위한 보조 전동식 워터펌프를 포함하고;
    상기 전동식 워터펌프의 구동 전원인 배터리(B+) 전원 및 이그니션(IG) 전원은 배터리 및 IG 전원부에서 직접 상기 전동식 워터펌프에 공급되며, 상기 전동식 워터펌프 제어기는 상기 배터리 전원 및 이그니션 전원이 상기 전동식 워터펌프에 공급되는 것을 검출하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 전동식 워터펌프의 회전수 지령은 상기 CAN 통신을 통해서 상기 엔진제어장치로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 방법.
  4. 제3항에서,
    IG 전원이 온(on)이고, CAN 신호가 정상이면, 상기 엔진제어장치의 지령을 추종하도록 상기 전동식 워터펌프를 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제3항에서,
    IG 전원이 온(on)이고, CAN 신호가 입력되지 않는 상태에서 페일 세이프 디지털 신호(FSDS)가 정상적으로 입력되지 않으면, 상기 전동식 워터 펌프를 웨이크업 모드로 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 방법.
  7. 제3항에서,
    IG 전원이 오프(off)이고, CAN 신호가 정상 입력되면, 상기 엔진제어장치의 지령을 추종하도록 상기 전동식 워터펌프를 구동 제어하고;
    IG 전원이 오프(off)이고, CAN 신호가 정상 입력되지 않으면, 상기 전동식 워터펌프를 슬립 모드로 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 전동식 워터펌프가 정상 구동 모드에서 슬립 모드로 진입하는 경우, 설정시간 이후에 상기 전동식 워터펌프를 상기 슬립 모드에 대응하는 상태로 구동하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 방법.
  9. 전동식 워터펌프 제어 시스템에 있어서,
    엔진을 구동 제어하기 위한 엔진제어장치(ECU; electronic control unit);
    상기 엔진을 냉각하기 위한 전동식 워터펌프;
    상기 전동식 워터펌프에 배터리(B+) 전원을 공급하기 위한 배터리;
    상기 전동식 워터펌프에 이그니션(IG) 전원을 공급하기 위한 이그니션 전원부; 및
    상기 엔진제어장치와 캔(CAN; controller area network) 통신을 수행하며; 림프-홈 모드(limp-home mode), 슬립 모드(sleep mode) 및 웨이크업 모드(wake-up mode)의 수행이 가능하고; 상기 엔진제어장치로부터 페일 세이프 디지털 신호를 수신하여 페일 세이프 제어를 포함한 전동식 워터펌프의 구동 제어를 수행하는 전동식 워터펌프 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 설정된 프로그램에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프 제어 시스템.
KR1020140136124A 2014-10-08 2014-10-08 전동식 워터펌프 제어 방법 및 시스템 KR101619277B1 (ko)

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