KR101688037B1 - 연료필터 히팅 장치 및 히팅 방법 - Google Patents

연료필터 히팅 장치 및 히팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료필터 외부에 히터를 감싸는 방법으로 설치하고, 영하의 기온에서 차량의 시동을 걸기 전에 차량 전지를 이용해 연료필터를 예열해 내부의 얼음을 녹일 수 있도록 한 연료필터 히팅 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 상기 연료필터의 주변에 구성되며 주변의 온도에 따라 상기 차량에 시동이 걸리기 전의 시점에 상기 연료필터에 열을 일정시간 동안 가하도록 구성된 히터; 상기 히터에 연결되어 상기 히터의 온도를 감지하여 상기 히터가 과열되는 것을 방지하는 서모스탯; 및 타이머를 포함하며 상기 서모스탯의 온 오프를 감지하여 상기 히터가 상기 일정시간 동안 구동되도록 제어하며, 상기 서모스탯의 동작상태를 감지하여 일정 온도 이상인 것으로 판단되면, 상기 히터로 유입되는 전기를 차단하여 상기 히터의 동작을 정지시키는 제어부를 포함하여 구성되며 연료필터 외부에 히터를 감싸는 방법으로 설치하고, 영하의 기온에서 차량의 시동을 걸기 전에 차량 전지를 이용해 연료필터를 예열해 내부의 얼음을 녹이고 시동을 걸 수 있도록 한 효과가 있다.

Description

연료필터 히팅 장치 및 히팅 방법{HEATING APPARATUS AND METHOD FOR FUEL FILTER}
본 발명은 연료필터 히팅 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료필터 외부에 히터를 감싸는 방법으로 설치하고, 영하의 기온에서 차량의 시동을 걸기 전에 차량 전지를 이용해 연료필터를 예열해 내부의 얼음을 녹일 수 있도록 한 연료필터 히팅 장치 및 방법에 관한 것이다.
가솔린엔진과 디젤엔진에는 주유과정이나 기타 요인에 의해 연료에 섞인 불순물을 걸러내기 위한 연료필터가 장착된다. 연료의 불순물에는 주로 주유소의 연료탱크, 차량의 연료탱크 등에서 발생하는 녹 찌꺼기, 도료 파편, 그리고 물 등이 있다. 이들은 연료보다 무겁기 때문에 차량의 연료탱크 내에서 아래쪽으로 고이며, 따라서 연료탱크 하단에는 이러한 불순물들을 제거하기 위한 밸브가 설치되어 필요에 따라 제거할 수 있도록 구성되어 있다.
그러나 차량의 운행 중 흔들리는 등의 원인으로 이 불순물들이 떠오르고, 이는 연료공급 관을 통해 엔진 쪽으로 유입될 수 있다. 따라서 연료가 엔진에 도달하기 전에 이러한 불순물을 걸러내기 위해 엔진룸에 연료필터가 설치되어 있으며, 연료필터를 거친 연료가 엔진으로 공급된다.
도 1은 일반적인 연료필터(20)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 연료입구(10)를 통해 유입된 연료는 내부의 필터(12)를 거쳐 중앙으로 모인 후 연료출구(14)를 통해 유출되어 엔진으로 공급된다. 필터(12)는 액체는 통과하고 고체는 걸러지기 때문에 연료와 물은 필터(12)를 통과한다.
연료의 불순물 중 물의 경우에는 엔진으로 유입될 경우 엔진의 열에 의해 증발되어 수증기의 형태로 배기되므로 큰 문제가 없지만, 물의 특성 상 가솔린이나 경유보다 무겁기 때문에 연료필터의 아래쪽에 고여 있고, 그 중 일부만이 엔진으로 약간씩 유입된다. 그런데 기온이 영하 10℃ 이하로 크게 떨어지거나, 또는 그다지 많이 떨어지지 않아도 영하의 날씨에 차량을 오래 방치하면 연료필터(20) 내부에 기온 변화에 의해 물이 가라앉은 상태로 동결될 수 있다.
물이 동결된 상태에서 차량의 시동을 걸면, 얼음은 아래에 가라앉아 있고 연료는 위에 있으므로 연료출구로 연료가 방출되어 일단 시동은 걸린다. 그러나 엔진이 가동되기 시작하면 연료의 흐름에 의해 아래에 가라앉아 있던 얼음이 떠올라 연료출구를 막아 엔진의 출력이 매우 약해지며, 시동이 꺼지기도 한다. 시동이 꺼지면 연료의 흐름은 멈추고 얼음은 다시 가라앉으며, 이후 시동을 다시 걸면 시동이 정상적으로 걸리지만, 얼음이 다시 떠올라 출구를 막아 시동이 다시 꺼지는 상태가 반복될 수 있다.
이러한 현상은 가솔린을 사용하는 일반 승용차는 물론 경유를 사용하는 버스, 트럭, 트랙터 등 농기구를 비롯해 지게차 등 공업용 차량까지 모두 매우 추운 영하의 날씨에 발생한다. 일반적으로 승용차량에 이러한 상황이 발생하면 뜨거운 물을 연료필터에 붓거나 드라이기를 사용해 연료필터의 얼음을 녹이는 방법으로 해결하고 있다.
그러나, 이와 같이 얼음을 방치하거나, 급격하게 온도 변화를 주게 되면, 차량의 내구성에 치명적인 영향을 줄 수 있으며, 또한, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 얼음을 녹이는 것 등이 번거로운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료필터 외부에 히터를 감싸는 방법으로 설치하고, 영하의 기온에서 차량의 시동을 걸기 전에 차량 전지를 이용해 연료필터를 예열해 내부의 얼음을 녹이고 시동을 걸 수 있도록 한 연료필터 히팅 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 차량, 예컨대 승용차, 버스, 트럭과 같이 자주 운행되는 차량은 물론 특히 장시간 방치해 놓는 트랙터나 농기구 등에 설치함으로써 영하의 추위에 의해 차량의 시동이 꺼지거나 약해지는 문제점을 방지하는 연료필터 히팅 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 연료필터 히팅 장치는, 차량 전지를 이용해 연료필터 내부의 얼음을 녹일 수 있도록 한 차량 연료필터 히팅 장치에 있어서,
상기 연료필터의 주변에 구성되며 주변의 온도에 따라 상기 차량에 시동이 걸리기 전의 시점에 상기 연료필터에 열을 일정시간 동안 가하도록 구성된 히터;
상기 히터에 연결되어 상기 히터의 온도를 감지하여 상기 히터가 과열되는 것을 방지하는 서모스탯; 및
타이머를 포함하며 상기 서모스탯의 온 오프를 감지하여 상기 히터가 일정시간 동안 구동되도록 제어하며, 상기 서모스탯의 동작상태를 감지하여 일정 온도 이상인 것으로 판단되면, 상기 히터로 유입되는 전기를 차단하여 상기 히터의 동작을 정지시키는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
키스위치에 애노드가 접속되는 제 1 다이오드(D1)와, 제 1 다이오드(D1)의 캐소드에 일단이 접속되고 타단은 배터리의 - 단자에 접속되는 커패시터(C1)와, 상기 커패시트(C1)와 병렬을 이루며 입력단에 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드가 접속되고 그라운드는 접지되어 배터리로부터 입력되는 전원의 전압을 일정하게 유지하는 정전압회로(112)와, 상기 정전압회로(112)의 출력단에서 분기되어 마이크로프로세서로 구동전원을 공급하도록 일단이 접지되고 양극이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되는 커패시터(C2)와, 상기 커패시터(C2)와 병렬을 이루며 일단이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되어 배터리로부터 입력되는 전압을 분압하는 분압저항(R1)과, 상기 분압저항(R1)의 타단에 애노드가 접속되고 캐소드는 접지되는 제 1 발광다이오드(LED1)를 포함하여 구성되어, 차량 키스위치 신호가 입력되는 경우에 상기 차량의 배터리로부터 공급되는 전기에 의해 동작하며, 상기 키스위치 신호에 의해 전기가 공급되면 동작스위치가 온 상태일 경우 상기 배터리로부터 공급되는 전압을 상기 제어부가 사용하는 전압에 맞도록 강압시켜 출력하는 전원회로;
상기 전원회로의 전원 출력단에 일단이 접속되고 타단은 동작스위치(SW1)와 마이크로프로세서에 병렬로 접속되는제 1 저항(R2)과, 상기 마이크로프로세서의 일 출력단에 접속되는 제 2 저항(R3)과, 제 2 저항(R3)에 직렬로 접속되는 제 2 발광다이오드(LED2)를 포함하여 사용자의 스위치 동작에 따라 마이크로프로세서로 구동전원을 인가함과 동시에 제 2 발광다이오드(LED2)의 점등에 의해 동작상태를 표시하는 동작표시회로;
상기 전원회로의 동작에 의해 구동되며, 릴레이 회로를 구동해 배터리의 전기가 상기 히터로 공급되도록 제어하는 마이크로프로세서;
상기 마이크로프로세서의 제어에 의해 배터리의 전원을 서모스탯을 경유하여 히터로 공급하는 릴레이회로;
상기 마이크로프로세서의 입력단에 접속되어 구동전원을 공급하는 바이어스저항(R5)과 상기 바이어스저항(R5)과 상기 마이크로프로세서의 접속단에서 병렬로 분기되어 일단이 접속되고 타단은 접지되는 서모스탯을 구비하여 상기 제어부를 포함하는 기판에 실장된 서미스터에서 발생하는 전압강하량을 온도 변화량으로 변환하는 온도센서; 및
상기 마이크로프로세서와 상기 히터 사이에 지정된 전류보다 많은 전류가 흐르면 끊어지도록 구성된 퓨즈;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 히터가 정상적으로 가동되어 연료필터를 가열하면, 상기 히터의 온도가 증가하고 상기 히터의 온도가 일정값 이상 증가하면 상기 서모스탯에 의해 히터를 단락시키는 과정의 반복을 7분 내지 15분 동안 지속한 후, 히터에 의한 상기 연료필터의 가열이 완료되었음을 알람으로 알리는 것 및 LED를 통해 알리는 것 중 적어도 어느 하나를 이용하여 알리는 것인 연료필터 히팅 장치.
상기 동작스위치는, 상기 온도센서에 의해 설정된 기온에 따라 상기 히터를 동작시키거나 멈추도록 작동하는 자동 모드, 사용자의 선택에 의해 상기 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터의 동작을 정지시키는 오프 모드 및 사용자의 선택에 의해 상기 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터를 동작시키는 온 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구성된 3단 스위치로 구성될 수 있다.
상기 릴레이 회로는, 상기 배터리와 상기 서모스탯 사이의 전기를 단속하며 솔레노이드를 포함하는 릴레이; 상기 마이크로프로세서로부터 출력되는 신호를 증폭해 릴레이 회로 내의 솔레노이드를 구동하는 트랜지스터; 및 상기 솔레노이드에 병렬로 연결되어 상기 솔레노이드가 오프되는 순간 발생하는 역기전압이 상기 트랜지스터로 흐르는 것을 방지하는 제2 다이오드를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 연료필터 히팅 장치는, 상기 서모스탯의 상태를 절연상태에서 상기 마이크로프로세서로 전달하도록 상기 마이크로프로세서와 상기 서모스탯 사이에 연결하는 포토커플러를 더 포함할 수 있다.
상기 연료필터 히팅 장치는, 상기 분압저항에 의해 입력된 전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 배터리로부터 입력되는 전압을 인지하기 위한 A/D 변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 연료필터 히팅 장치는, 상기 히터와 상기 제어부 간을 절연시키기 위해 상기 히터와 상기 제어부 간에 연결된 절연회로를 더 포함할 수 있다.
상기 연료필터 히팅 장치는, 상기 제어부와 통신 가능한 원격제어기를 더 포함하고, 상기 원격제어기는, 상기 히터가 가동 중임을 표시하며, 온 모드 운전 시 경과한 시간정보를 표시하고, 자동 모드 시 연료필터의 온도를 검출하여 연료필터의 상태를 표시하고 가열이 완료되었음 및 배터리의 과방전을 표시하는 표시부; 가열이 완료되었음을 알리는 알람 및 배터리가 과방전되었음을 알리는 알람을 출력하는 스피커; 온 모드 오프 모드 및 자동 모드를 제어하기 위한 온, 오프, 오토 선택 스위치로 구성된 입력부; 상기 표시부, 상기 스피커 및 상기 입력부와 연결되며 상기 제어부와 통신하여 상기 표시부, 상기 스피커 및 상기 입력부로부터 출력되는 신호를 전송하고 상기 제어부로부터 정보를 받아 출력을 제어하는 원격제어부를 포함할 수 있다.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 연료필터 히팅 방법은, 연료필터의 주변에 구성되며 주변의 온도에 따라 상기 차량에 시동이 걸리기 전의 시점에 상기 연료필터에 열을 일정시간 동안 가하도록 구성된 히터; 상기 히터에 연결되어 상기 히터의 온도를 감지하여 상기 히터가 과열되는 것을 방지하는 서모스탯; 및 타이머를 포함하며 상기 서모스탯의 온 오프를 감지하여 상기 히터가 일정시간 동안 구동되도록 제어하며, 상기 서모스탯의 동작상태를 감지하여 일정 온도 이상인 것으로 판단되면, 상기 히터로 유입되는 전기를 차단하여 상기 히터의 동작을 정지시키는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는, 키스위치에 애노드가 접속되는 제 1 다이오드(D1)와, 제 1 다이오드(D1)의 캐소드에 일단이 접속되고 타단은 배터리의 - 단자에 접속되는 커패시터(C1)와, 상기 커패시트(C1)와 병렬을 이루며 입력단에 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드가 접속되고 그라운드는 접지되어 배터리로부터 입력되는 전원의 전압을 일정하게 유지하는 정전압회로(112)와, 상기 정전압회로(112)의 출력단에서 분기되어 마이크로프로세서로 구동전원을 공급하도록 일단이 접지되고 양극이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되는 커패시터(C2)와, 상기 커패시터(C2)와 병렬을 이루며 일단이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되어 배터리로부터 입력되는 전압을 분압하는 분압저항(R1)과, 상기 분압저항(R1)의 타단에 애노드가 접속되고 캐소드는 접지되는 제 1 발광다이오드(LED1)를 포함하여 구성되어, 차량 키스위치 신호가 입력되는 경우에 상기 차량의 배터리로부터 공급되는 전기에 의해 동작하며, 상기 키스위치 신호에 의해 전기가 공급되면 동작스위치가 온 상태일 경우 상기 배터리로부터 공급되는 전압을 상기 제어부가 사용하는 전압에 맞도록 강압시켜 출력하는 전원회로; 상기 전원회로의 전원 출력단에 일단이 접속되고 타단은 동작스위치(SW1)와 마이크로프로세서에 병렬로 접속되는제 1 저항(R2)과, 상기 마이크로프로세서의 일 출력단에 접속되는 제 2 저항(R3)과, 제 2 저항(R3)에 직렬로 접속되는 제 2 발광다이오드(LED2)를 포함하여 사용자의 스위치 동작에 따라 마이크로프로세서로 구동전원을 인가함과 동시에 제 2 발광다이오드(LED2)의 점등에 의해 동작상태를 표시하는 동작표시회로; 상기 전원회로의 동작에 의해 구동되며, 릴레이 회로를 구동해 배터리의 전기가 상기 히터로 공급되도록 제어하는 마이크로프로세서; 상기 마이크로프로세서의 제어에 의해 배터리의 전원을 서모스탯을 경유하여 히터로 공급하는 릴레이회로; 상기 마이크로프로세서의 입력단에 접속되어 구동전원을 공급하는 바이어스저항(R5)과 상기 바이어스저항(R5)과 상기 마이크로프로세서의 접속단에서 병렬로 분기되어 일단이 접속되고 타단은 접지되는 서모스탯을 구비하여 상기 제어부를 포함하는 기판에 실장된 서미스터에서 발생하는 전압강하량을 온도 변화량으로 변환하는 온도센서; 및 상기 마이크로프로세서와 상기 히터 사이에 지정된 전류보다 많은 전류가 흐르면 끊어지도록 구성된 퓨즈;를 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치의 연료필터 히팅방법에 있어서,
차량 키스위치 신호가 입력되고 상기 히터가 온 상태이면 상기 타이머를 초기화시키는 단계; 타이머의 일정 시간을 설정하는 단계; 상기 제어부와 상기 서모스탯을 연결하는 릴레이를 온 시켜 상기 히터에 전원을 인가하는 단계; 상기 일정 시간이 경과하였는지의 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계에서의 판단결과 상기 일정 시간이 경과한 것으로 판단되면, 상기 릴레이 및 상기 타이머의 동작을 중지시키는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 타이머를 초기화시키는 단계 이후, 디바운스(debounce)를 이용하여 채터링(chattering)을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이다.
상기 동작스위치가 3단스위치로 구성되고, 3단 스위치의 스위칭에 따라, 상기 자동 모드 온도센서에 의해 설정된 기온에 따라 상기 히터를 동작시키거나 멈추도록 작동하는 자동 모드, 사용자의 선택에 의해 상기 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터의 동작을 정지시키는 오프 모드 및 사용자의 선택에 의해 상기 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터를 동작시키는 온 모드로 구분하는 단계; 상기 모드 상태를 저장하는 단계; 온 모드인 경우 설정된 타이머 시간동안 히터를 동작시키는 단계; 오프 모드인 경우 오프 상태로 대기하는 단계; 및 자동 모드인 경우 제어부 주변의 온도를 감지하여 영하로 감지되면 설정된 타이머 시간동안 히터를 동작시키고 영상으로 감지되면 대기하는 단계를 포함하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료필터 히팅 장치 및 방법은 연료필터 외부에 히터를 감싸는 방법으로 설치하고, 영하의 기온에서 차량의 시동을 걸기 전에 차량 전지를 이용해 연료필터를 예열해 내부의 얼음을 녹이고 시동을 걸 수 있도록 한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료필터 히팅 장치는 차량, 예컨대 승용차, 버스, 트럭과 같이 자주 운행되는 차량은 물론 특히 장시간 방치해 놓는 트랙터나 농기구 등에 설치함으로써 영하의 추위에 의해 차량의 시동이 꺼지거나 약해지는 문제점을 개선하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 연료필터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발병의 일실시예에 따른 차량의 연료필터 히팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치 중 히터의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원회로를 개략적으로 나타낸 회로도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로프로세서 및 그 주변회로와 릴레이 회로를 나타낸 회로도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치를 제어하는 과정을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이머 인터럽트를 처리하는 과정을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도센서와 마이크로프로세의 연결 상태를 나타낸 회로도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치에서 마이크로프로세서를 제어하기 위한 동작스위치의 구성을 나타낸 회로도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치에 연결된 스위치의 3가지의 연결상태에 따른 동작상태를 나타낸 상태도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 12의 상태도를 간략하게 나타낸 상태도.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 도 13의 상태도에 의해 3단 스위치 상태에 따라 마이크로프로세서를 제어하는 과정을 나타낸 순서도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지전압을 감지하는 회로의 구성을 타나낸 회로도.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력전압값을 감지해 차량전지의 과방전을 방지하는 단계를 나타낸 순서도.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 및 연료필터의 온도 변화를 나타낸 그래프.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 서모스탯의 동작상태를 감지할 수 있도록 구성한 회로구성도.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 절연회로 및 전연회로의 연결상태를 나타낸 회로도.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 일실시예에 따른 서모스탯을 처리하는 과정을 나타낸 순서도.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 상태를 처리하는 단계를 나타낸 순서도.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치를 제어하는 제어장치의 구성을 나타낸 블록 구성도.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 연료필터 히팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명은 크게 제어부(100)와 히터유닛(200)으로 구성되며, 제어부(100) 및 히터유닛(200)에 전원을 공급하는 배터리 및 히터유닛(200)으로부터 열을 받아 히팅되는 연료필터를 포함한다. 또한, 기계적인 키의 삽입이나 키의 삽입 후에 시동을 걸거나 또는 시동을 걸기 전에 차량의 계기판 등에 전원만을 공급하는 키 스위치 신호가 제어부(100)를 통해 입력되어 히터유닛(200)을 제어할 수 있다.
제어부(100)는 차량의 배터리로부터 전기를 공급받고, 키스위치 신호에 의해 동작을 개시한다. 예컨대, 운전자가 차량의 시동을 걸기 전에 키를 "온(On)"위치(시동을 거는 "Start"가 아님)에 놓고 대기한 상태에서 제어부(100)가 현재의 온도를 감지하여 현재의 온도가 영하의 기온인 경우면, 히터유닛(200) 가동을 시작하고, 차량의 운행이 종료되어 키 스위치를 "오프(Off)"에 놓고 키를 빼면 제어부(100)는 히터유닛(200)의 가동을 정지시킬 수 있다.
제어부(100)는 운전자가 차량 스위치를 온 위치에 놓은 경우 작동하기 시작해 대략 7분 내지 15분 바람직하게는 10분 동안 가동된 후 자동으로 오프(off)될 수 있다. 이때, 히터유닛(200)은 내장된 서모스탯(Thermostat)이 기 설정된 온도에 도달하면 자동으로 오프되도록 한다. 운전자는 이러한 동작에 의해 연료필터 내의 불순물이 녹은 후 엔진시동을 켤 수 있게 된다.
본 발명의 히터유닛(200) 내의 히터는 영상의 온도에서는 운전자가 키 스위치를 돌려 온 위치에 놓았더라도 작동하지 않도록 별도의 동작스위치가 부착되며, 운전자가 키 스위치를 켜 놓은 상태에서 나중에라도 이 동작스위치를 켰을 경우에는 그때부터 일정시간, 예컨대 10분 동안 가동된 후 자동으로 정지한다. 즉, 제어부(100)는 타이머와 서모스탯을 각각 감지하여 타이머에 설정된 시간을 초과하거나, 서모스탯(220)에 기 설정된 온도를 초과하는 2가지의 경우 중 적어도 어느 하나의 경우의 조건을 만족하는 경우에는 히터유닛(200)의 작동은 정지된다. 여기서, 10분이라는 시간은 연료필터에 물을 채워 얼린 후 후술하는 실험상에 사용된 히터유닛(200)을 이용하여 가열했을 때 연료필터 내부의 얼음이 녹는 시간을 실험적으로 측정한 값이다. 따라서, 차량의 크기 및 용도에 따라 10분을 5분 내지 20분에서 선택된 시간 동안으로 변경하여 설정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치 중 히터의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 히터유닛(200)은 열을 발생시키는 히터(210)와 히터(210)의 온도를 검출하는 서모스탯(220)을 포함하여 구성된다. 서모스탯(220)은 히터의 온도를 감지하여 일정 온도 이상인 것으로 판단되면, 히터(210)로 유입되는 전기를 차단하여 히터(210)의 동작을 정지시킬 수 있다. 예컨대, 히터(210)는 시중에서 쉽게 입수할 수 있는 원통형으로 구성된 일반적인 "밴드히터(band heater)"를 사용할 수 있으며, 또는 차량의 규모나 차량의 형태에 맞는 적합한 히터를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 12V, 90W 용량의 180mm ㅧ 180mm 밴드히터를 사용하여 시험하였다.
히터(210)는 연료필터를 가열하는 장치이므로 과열될 경우 큰 위험에 노출되므로 히터 외벽에 서모스탯(Thermostat, "바이메탈"이라고도 함)을 부착해 히터(210)가 일정온도에 도달하면 자동으로 전기를 차단시키고, 온도가 하강하면 다시 도통시켜 히터(210)가 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 서모스탯(220)은 파이프 등을 녹이는 용도의 밴드히터에 서모스탯이 장착된 제품을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 실험에 의해 90℃ 이상일 경우 오프되는 서모스탯(220)을 사용하였다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도로서, 제어부(100)와 히터유닛(200)이 접속된 형태로 구성된다.
제어부(100)는 본 발명에 따른 시스템 동작을 주관하는 마이크로프로세서(120)와 히터유닛(200)의 전력을 제어하는 릴레이 회로(130), 그리고 마이크로프로세서(120) 등의 전자장치에 전기를 공급하는 전원회로(110)로 구성된다.
전원회로(110)는 오직 키 스위치 신호가 입력되는 경우에만 배터리로부터 공급되는 전기에 의해 동작하며, 따라서 제어부(100) 전체의 동작은 오직 키 스위치 신호에 의해서만 동작하기 때문에 차량을 운행하지 않아 키스위치 신호가 없는 경우에는 전기 소모는 발생하지 않는다.
키스위치 신호에 의해 전기가 공급되기 시작하면 마이크로프로세서(120)는 동작스위치의 상태에 따라 동작을 결정하며, 동작스위치가 온 상태일 경우 릴레이 회로(130)를 구동해 배터리(+)의 전기가 히터유닛(200)으로 공급되도록 한다. 릴레이 회로(130)를 통해 공급된 전기는 히터유닛(200)의 온도안전장치인 서모스탯(220)을 거쳐 히터(210)로 공급되고, 히터(210)로 통전된 전기는 전기안전장치인 퓨즈(140)를 거쳐 배터리(-)로 흐른다.
만약 회로의 이상에 의해 지정된 전류보다 많은 전류가 흐르는 것으로 판정될 경우 퓨즈(140)가 끊어진다. 예컨대, 히터(210)의 정격은 12V, 90W이므로 정상상태에서의 전류는 90W / 12V = 7.5A이고, 처음 전류가 흐를 때의 사태 전류(rush current)를 감안해 2배 용량인 15A의 퓨즈를 사용한다. 즉, 15A 이상의 전류가 흐르는 경우에는 퓨즈(140)가 끊어지도록 설계할 수 있다.
히터(210)가 정상적으로 가동되어 연료필터를 가열하기 시작하면, 이때 발생하는 열이 연료필터 내부까지 전달되는데 시간이 걸리므로 서모스탯(220)이 감지한 히터(210)의 온도가 90℃가 되면 히터(210)가 오프되고, 일정 시간이 경과해 히터(210)가 일정 온도 이하로 떨어지는 경우에 히터(210)가 다시 온 되는 과정을 10분간 지속하도록 한다. 이 때 서모스탯(220)은 90℃ ± 10℃의 것을 사용하기 때문에 실제 히터(210)의 온도는 80℃ 내지 100℃ 사이를 오가면서 온/오프(on/off)를 반복한다.
10분의 지속시간이 종료되면 마이크로프로세서(120)는 릴레이 회로(130)를 오프시켜 히터유닛(200)으로 공급되는 전기를 차단하고 표시용 LED를 통해 운전이 종료되었음을 알리며, 이후로는 동작스위치 신호를 감지해 만약 사용자가 동작스위치를 오프했다 다시 온하면 입력되는 동작스위치 신호에 따라 릴레이 회로(130)를 온 시켜 히터(210)를 구동하고 10분간 지속하는 과정을 다시 반복한다.
만약 10분의 지속시간 중에 동작스위치 신호가 오프되었음을 감지하면 마이크로프로세서(120)는 곧바로 릴레이 회로(130)를 오프시키고 동작스위치 신호만을 감지하며, 동작스위치 신호가 온 되었음을 감지하면 다시 릴레이 회로(130)를 온 시키고 10분 동안 히터(210)를 구동하는 과정을 반복한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5를 참조하면, 상기 전원회로는, 키스위치에 애노드가 접속되는 제 1 다이오드(D1)와, 제 1 다이오드(D1)의 캐소드에 일단이 접속되고 타단은 배터리의 - 단자에 접속되는 커패시터(C1)와, 상기 커패시트(C1)와 병렬을 이루며 입력단에 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드가 접속되고 그라운드는 접지되어 배터리로부터 입력되는 전원의 전압을 일정하게 유지하는 정전압회로(112)와, 상기 정전압회로(112)의 출력단에서 분기되어 마이크로프로세서로 구동전원을 공급하도록 일단이 접지되고 양극이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되는 커패시터(C2)와, 상기 커패시터(C2)와 병렬을 이루며 일단이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되어 배터리로부터 입력되는 전압을 분압하는 분압저항(R1)과, 상기 분압저항(R1)의 타단에 애노드가 접속되고 캐소드는 접지되는 제 1 발광다이오드(LED1)를 포함하여 구성되어, 차량 키스위치 신호가 입력되는 경우에 상기 차량의 배터리로부터 공급되는 전기에 의해 동작하며, 상기 키스위치 신호에 의해 전기가 공급되면 동작스위치가 온 상태일 경우 상기 배터리로부터 공급되는 전압을 상기 제어부가 사용하는 전압에 맞도록 강압시켜 출력하도록 구성된다.
상술한 구성을 가지는 상기 전원회로는, 차량 운전자가 키스위치를 조작하여 발생하는 키스위치 신호로부터 공급되는 +12V(차량의 상태에 따라 +10V ∼ +15V까지 가변)를 제어부(100)에서 사용하는 전압에 맞도록 +5V로 변환하는 회로이다. 예컨대, 제1 다이오드(D1)가 설치되고 입력 커패시터(C1)의 용량이 크다는 점 이외에는 가장 일반적으로 사용되는 리니어형 정전압회로(Linear type Regulator)인 LM7805를 사용하여 구성할 수 있다.
키스위치 신호를 입력받은 제어부(100)는 배터리로부터 전압이 인가되도록 하고 인가된 전압은 제1 다이오드(D1)을 거쳐 입력 커패시터(C1)에서 충전되면서 동시에 정전압회로(112)로 입력된다. 정전압회로(112)에서는 +5V의 균일한 전압을 출력하고 출력 커패시터(C2)를 거쳐 회로 전체의 +5V로 공급된다. 출력 커패시터(C2)는 정전압회로(112)의 보상동작 시 발진을 방지하기 위한 것으로서, 통상적으로 약 4.7μF 이상의 값이 권장된다. 분압저항(R1)과 제1 발광다이오드(LED1)는 본 발명의 장치에 전원이 정상적으로 입력되었다는 것을 표시하기 위한 구성이다.
제1 다이오드(D1)는 키 스위치 신호에 의해 유입된 전류가 본 발명의 장치인 전원회로로 유입되고 거꾸로 키스위치 방향으로 유출되는 것을 방지한다. 즉, 제1 다이오드(D1)는 차량이 일반적으로 시동을 거는 순간 전지의 전압이 상당히 하강하기 때문에 이 때 입력 커패시터(C1)에 충전되었던 전기가 키 스위치 방향으로 빠져나가지 않도록 하기 위함이다. 만약 제1 다이오드(D1)를 생략하고 직결한다면, 키스위치 신호가 입력되었을 경우 정상적으로 전기가 공급되어 제어부(100)가 가동되고 히터(210)가 동작한다. 이후 10분이 경과하여 연료필터가 완전히 해동된 후 마이크로프로세서(120)는 대기상태가 된다. 이후 차량의 시동을 걸 때 전압이 일시적으로 크게 하강하면 제1 다이오드(D1)가 없는 경우 입력 커패시터(C1)에 충전되었던 전기가 키 스위치를 통해 빠져나가 제어부(100)의 전원이 오프되며, 이후 시동이 걸리면 키 스위치 신호의 전압이 정상으로 돌아오고 제어부(100)에 전원이 다시 인가되어 마이크로프로세서(120)는 내장된 타이머를 초기화한 후에 다시 처음부터 히터(210)를 켜고 10분간 또 운전을 시작하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 현상을 방지하려면 차량의 시동을 거는 순간 전압이 하강하더라도 마이크로프로세서(120)의 전원은 큰 영향을 받지 않고 마이크로프로세서(120)가 대기상태를 유지해야 하므로, 전압이 하강하더라도 입력 커패시터(C1)에 충전된 전기가 빠져나가지 못하도록 입력 다이오드(D1)를 정전압회로(112)의 입력단에 설치할 필요가 있다.
본래 입력 커패시터(C1)는 차량으로부터 공급되는 전기에 스파크성 잡음이 유입되거나 전압이 심하게 출렁되는 경우 이를 제거하도록 하며, 또한, 차량전압이 하강한 기간 동안 마이크로프로세서(120)에 전기를 공급하는 역할도 한다. 따라서, 입력 커패시터(C1)는 2가지의 기능을 수행해야 하므로 충분히 큰 용량을 사용한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로프로세서 및 그 주변회로와 릴레이 회로를 나타낸 회로도이다. 도 6을 참조하면, 상기 동작표시회로는 전원회로의 전원 출력단에 일단이 접속되고 타단은 동작스위치(SW1)와 마이크로프로세서에 병렬로 접속되는제 1 저항(R1)과, 상기 마이크로프로세서의 일 출력단에 접속되는 제 2 저항과, 제 2 저항에 직렬로 접속되는 제 2 발광다이오드를 포함하여 사용자의 스위치 동작에 따라 마이크로프로세서로 구동전원을 인가함과 동시에 제 2 발광다이오드의 점등에 의해 동작상태를 표시하도록 구성된다.
상기 구성에서, 제1 저항(R2)과 동작스위치(SW1)는 제어부(100)를 동작시킬 것인지 아닌지의 여부를 운전자가 설정하는 스위치로서, 이 스위치가 오프 상태이면 제어부(100)는 동작하지 않고 대기한다. 제2 저항(R3)과 제2 발광다이오드(LED2)는 동작스위치(SW1)가 온 이고 키스위치 신호에 의해 마이크로프로세서(120)를 통해 전원이 입력되어 히터(210)가 가동되고 있음을 표시하기 위한 것으로서, 마이크로프로세서(120)는 내장된 타이머에 의해 10분이 지났음을 감지하면 히터(210)의 가동을 중지시키고, 제2 저항(R3)과 제2 발광다이오드(LED2)에 인가되는 전원을 차단하여 오프시킨다. 한편, 동작스위치(SW1) 및 마이크로프로세서(120)의 동작을 표시하는 제2 발광다이오드(LED2)와 버퍼회로 및 전압 배분을 위한 저항들(R2, R3)을 포함하여 마이크로프로세서 동작 및 동작 표시회로(114)로 표시하기로 한다.
제3 저항(R4)과 제1 트랜지스터(Q1)는 릴레이(RY1)를 제어하는 회로로서 마이크로프로세서(120)에서 출력되는 신호를 증폭해 릴레이(RY1)의 솔레노이드를 구동한다. 릴레이(RY1)를 흐르는 전류는 앞서 계산된 히터(210) 용량에 의해 접점 용량은 최소 7.5A 이상, 초기 사태전류를 감안하면 15A가 되어야 히터유닛(200)으로 공급되는 전기를 안전하게 제어한다. 이정도의 접점용량을 유지하도록 릴레이를 가동시키려면 솔레노이드의 전력이 상당히 커야 하므로 릴레이는 +5V를 이용하지 않고 배터리로부터 공급되는 +12V를 직접 사용한다.
제2 다이오드(D2)는 솔레노이드가 오프되는 순간 발생하는 역기전압이 제1 트랜지스터(Q1)로 흐르는 것을 방지해 제1 트랜지스터(Q1)를 보호할 수 있다. 일반적으로 제2 다이오드(D2)를 프리-휠링(Pre-wheeling) 다이오드로 칭한다.
배터리로부터 공급되는 +12V는 릴레이(RY1)의 접점을 거쳐 히터유닛(200)의 서모스탯(220)으로 연결되고, 히터(210)가 아직 90℃에 도달하지 않았다면 서모스탯(220)이 온되어 있는 상태이므로 서모스탯(220)을 경유해 히터(210)로 공급된다. 히터(210)로 통전된 전기는 퓨즈(140)를 통과해 다시 배터리(-)로 돌아간다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치를 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다. 도 7을 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(120)가 수행한다. 차량 운전자가 키 스위치를 켜거나 또는 키에 구성된 온 스위치를 작동시키는 경우 등과 같이 키 스위치를 온 시킬 수 있는 동작들에 의해 키스위치 신호가 발생하고 키스위치 신호의 입력에 의해 마이크로프로세서(120)에 전원이 인가되면 리셋이 걸려 초기상태에 진입한다. S202단계에서 키스위치 신호에 의해 마이크로프로세서(120)는 동작스위치(SW1)가 온 상태인지의 여부를 판단한다. 즉, 동작스위치(SW1)가 히터(210)를 동작시키기 위한 온 상태인지의 여부를 판단한다. 동작스위치(SW1)의 온 상태 여부를 판단해 만약 오프 상태라면 계속 대기한다(S202단계, N).
동작스위치(SW1)가 켜져 있다면(S202단계, Y), S204단계에서 동작스위치(SW1)에 의해 발생되는 채터링(chattering)을 제거하기 위해 디바운스(debounce) 과정을 거친다. S206단계에서 동작스위치가 온 상태인지의 여부를 다시 한번 확인한다. S206단계를 수행하는 이유는 차량의 환경에 따라 큰 잡음이 유입되어 스위치 신호에 교란이 발생하는 경우를 대비한 것이다. 동작스위치가 오프된 것으로 판단되면(S206단계, N) 이는 잡음에 의한 교란으로 간주해 다시 S202단계로 리턴한다.
확실하게 동작스위치(SW1)가 온 된 것으로 확인되면(S206단계, Y), 타이머를 초기화한다(S208단계). 예컨대, 타이머는 10분으로 설정한다. 타이머는 마이크로프로세서(120)에 내장된 카운터/타이머 인터럽트 회로를 이용해 자동으로 카운트되고, 최종적으로 시간이 종료되면 타임아웃 플래그(time-out flag, TO flag로 약칭함)를 설정한다. S210단계에서 릴레이(RY1)를 온 시켜 히터유닛(200)에 전기를 공급한다.
S212단계에서 타임아웃이 됐을 지의 여부를 판단한다. 아직 타임아웃이 되지 않았으면(S212단계, N), 즉 10분이 되지 않았으면 동작스위치(SW1)가 여전히 켜져 있는지 확인하고(S214단계, Y), 타임아웃을 검사한다. 이는 기기가 동작 중에 운전자가 동작스위치를 오프시키면 동작을 멈추도록 처리하기 위함이며, 만약 동작스위치가 오프된 것으로 확인되면(S214단계, Y), 디바운스 과정을 거쳐(S216단계) 동작스위치가 온 되어 있는 상태인지의 여부를 다시 확인한(S218단계, Y) 후 릴레이를 오프시켜 히터(210)의 동작을 중지시키고 타이머 동작도 중지시킨 후 초기 상태로 돌아간다(S220단계).
Time-out이 되었다면(S212단계, Y), 릴레이(RY1)를 오프시켜 히터유닛(200)으로의 전기공급을 차단하고 타이머 동작도 중지시킨 후(S222단계), S222단계에서 동작스위치가 온 상태로 있는 지의 여부를 판단한다. 스위치가 온 상태인 것으로 판단되면(S222단계, Y) ①로 리턴한다. 즉, 만약 운전자가 동작스위치를 오프시키면 이를 확인해 다시 초기 상태(리셋 또는 S202단계)로 되돌아간다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이머 인터럽트를 처리하는 과정을 나타낸 순서도이다. 도 8을 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(120)가 수행한다. 카운터/타이머 회로에 의한 타이머 인터럽트(timer interrupt ; TINT)가 발생하면 이 루틴에 의해 히터유닛(200)의 가동시간을 제어하게 된다. S302단계에서 마이크로프로세서(120)의 레지스터들을 메모리로부터 퇴피(退避)시킨다. S304단계에서 타임아웃 플래그(timeout flag ; TO flag)가 설정되었는지의 여부를 확인한다. 즉, S304단계는 10분이 지나 타임아웃이 되었지만, 아직 메인-루틴에서 타이머를 미처 중지시키기 전에 타이머 인터럽트가 발생한 경우 더 이상 처리를 방지하기 위한 단계이다. 타임아웃 플래그가 이미 설정되어 있다면(S304단계, Y), 즉 10분이 경과되었다면 더 이상 처리하지 않고 마이크로프로세서(120)의 레지스터들을 메모리부터 복귀시킨(S316) 후 종료한다.
타임아웃 플래그(TO flag)가 아직 설정되지 않았다면(S304단계, N) 타이머 인터럽트(timer interrupt, TINT)를 카운트하는 TINT 카운터를 감소시킨다(S306단계). S308단계에서 TINT 카운터 값이 0인지의 여부를 판단한다.
TINT 값이 0이 되었는지의 여부를 판단하여 값이 0이 되었을 때(S308단계, Y) 1분이 경과되도록 초기값을 설정해 놓은 것으로서, TINT 카운터가 0이 되었다면(S230단계, Y), 즉 1분이 경과했다면 TINT 카운터 값을 다시 초기화하고 분(minute, MIN) 카운터를 감소시킨다(S310단계). TINT 값이 0이 되지 않았다면(S308단계, N), S316단계로 진행한다.
S312단계에서 분 카운터가 0이 되었는지의 여부를 판단한다. 분 카운터가 0이 되었다면(S312단계, Y), 즉 10분이 다 경과했다면 타임아웃이 되었다는 표시로 타임아웃 플래그를 1로 설정하고(S314단계) S316단계로 진행하며, 분 카운터가 0이 되지 않은 것으로 판단되면(S312단계, N), S316단계로 진행한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도센서와 마이크로프로세서의 연결 상태를 나타낸 회로도이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(121)가 수행한다.
도 9 및 도 10을 참조하면 상기 온도센서(122)는 상기 마이크로프로세서의 입력단에 접속되어 구동전원을 공급하는 바이어스저항(R5)과 상기 바이어스저항(R5)과 상기 마이크로프로세서의 접속단에서 병렬로 분기되어 일단이 접속되고 타단은 접지되는 서모스탯(TH1)을 구비하여 상기 제어부를 포함하는 기판에 실장된 서미스터에서 발생하는 전압강하량을 온도 변화량으로 변환하도록 구성된다.
도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 장치는 수동식으로서, 운전자가 시동을 걸 때 연료필터 내의 불순물이 얼었음이 확인되면 본 장치의 동작스위치를 켜 일정시간 가동 후 자동으로 꺼지도록 구성되어 있다. 그러나 트랙터나 경운기와 같은 농기구의 경우에는 자주 운행하지 않기 때문에 겨울철에는 많은 시간 얼은 상태로 있으므로 겨울철 내내 항상 켜 두어야 한다. 그러나 날씨가 따뜻한 날의 경우에는 본 발명의 장치가 가동되지 않아야 하므로 운전자가 제어부(100)의 동작스위치를 오프해야 하고, 다시 날씨가 추워지면 동작스위치를 온 시켜야 하므로 이를 매번 확인하고 조작하는 것은 매우 불편하다. 특히 본 발명의 장치는 배터리, 연료필터의 배선관계로 인해 차량의 운전석이 아닌 엔진룸에 설치되기 때문에 동작스위치를 확인하고 조작하기 위해서는 차량의 보닛을 열고 확인 및 조작 후 다시 닫아야 하므로 매우 불편하다. 따라서 이를 위해 본 기기에 외부온도에 따른 자동 동작기능을 추가할 수 있다.
온도센서(122)는 제어부(102)의 외부에 설치할 경우 배선이 복잡해지고 고장의 확률이 높아지므로 굳이 외부에 설치할 필요 없이 제어부(102)의 기판에 함께 내장해 제어부(102)와 히터유닛(200)을 수용하는 케이스 내의 온도를 감지하도록 할 수 있다. 이때, 케이스 외부의 기온이 하강하면 오랜 시간이 경과한 후에는 케이스 내부의 온도도 함께 하강하기 때문에 이와 같이 설치해도 무방하다.
도 10을 참조하면, 온도센서(122)와 마이크로프로세서(121)의 연결 상태를 나타낸 회로도로서, 온도센서(122)로는 가장 보편적으로 사용되는 서미스터(TH1)를 이용한다. 서미스터(TH1)는 온도의 변화에 따라 저항값이 변화하는 소자이므로 바이어스 저항(R5)을 부착해 바이어스 저항(R5)과 서미스터(TH1)에서 발생하는 전압강하량을 마이크로프로세서(121)의 A/D 변환부의 기능을 이용해 검출하면 온도를 감지할 수 있다. 예컨대, NTC-10KD-5J 서미스터의 경우 NTC형(Negative Temperature Coefficient) 서미스터로서 온도가 올라가면 저항값은 점차 작아지며, 25℃에서 10KΩ의 저항값을 갖는다. 여기서, NTC-10KD-5J 서미스터에서 NTC는 부호(symbol), 즉, NTC 형태의 서미스터임을 나타내며, 10K는 25℃에서의 저항값(10KΩ)을 나타내고, D-5는 서미스터의 직경(5mm)을 나타내며, J는 저항 내구성(Resistance Tolerance, ㅁ5%)을 각각 나타낸다.
한편, NTC-10KD-5J 서미스터(TH1)를 이용해 0℃를 검출하려면 데이터시트에 의하면 0℃일 때 약 33KΩ을 나타내므로 만약 R5를 동일한 33KΩ으로 설정할 경우 전압은 +2.5V로 분압되며, 이를 A/D 변환해 감지할 수 있다. 이 경우 온도가 0℃보다 더 하강할 경우, 예를 들어 영하 10℃이면 서미스터(TH1)의 저항값은 56KΩ으로 커지기 때문에 분압되는 전압은 56K / (56K + 33K) * 5V = 3.15V로 커지며, 온도가 0℃보다 더 높아지면, 예를 들어 영상 20℃이면 서미스터(TH1)의 저항값은 12.6KΩ으로 작아져 분압되는 전압은 12.6K / (12.6K + 33K) * 5V = 1.38V로 작아진다.
제어부(102)가 온도센서(122)에 의해 자동으로 동작하도록 개선한 경우 필요에 따라서는 동작스위치(SW1)를 이용해 강제로 동작시키거나 강제로 동작을 중지하는 것도 가능해야 하므로 다음과 같은 3가지 동작을 선택할 수 있어야 한다.
- 자동 모드 : 온도센서(122)에 의해 자동으로 기온에 따라 운전
- 오프 모드: 온도센서와 무관하게 무조건 동작을 정지한다.
- 온 모드 : 온도센서와 무관하게 무조건 동작한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치에서 마이크로프로세서를 제어하기 위한 동작스위치의 구성을 나타낸 회로도이다. 도 6에서의 동작스위치(SW1)는 온과 오프만을 제어하는 스위치였으나, 앞서 기술한 바와 같이 온/오프 모드 이외에 자동 모드가 추가되었으므로 동작스위치도 변경이 필요하다. 도 11을 참조하면, 동작스위치로서 3단 스위치(SW2)를 이용해 마이크로프로세서(121)에 운전 상태를 지시하도록 구성한다.
3단 스위치(SW2)를 상단의 단자에 연결한 경우 일측에 연결된 라인(SB0)에 접속된 저항(R2)에는 0V의 전압이 걸리고, 타측에 연결된 라인(SB1)에 접속된 저항(R6)에는 +5V가 걸리므로 이 상태이면 마이크로프로세서(121)가 수동으로 온 동작을 하도록 구성할 수 있다. 3단 스위치(SW2)를 중앙의 단자에 연결하면 R2에 접속된 라인(SB0), R6에 접속된 라인(SB1) 모두 +5V이며, 즉 마이크로프로세서(121)가 자동운전 되도록 구성할 수 있다. 또한, 3단 스위치(SW2)를 하단의 단자에 연결하면 제1 저항(R2)에 접속된 라인(SB0)은 +5V, SB1 라인은 0V가 되고 이 상태이면 마이크로프로세서(121)를 수동으로 오프 동작을 하도록 구성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치에 연결된 스위치의 3가지의 연결 상태에 대한 동작상태를 나타낸 상태도이다. 도 12를 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(121)가 수행한다. S402단계에서 3단 스위치(SW2)를 구분한다. 즉, 수동으로 동작하는 경우에 스위치=온(On)과, 스위치=오프(Off)로 구분하였으며, 자동으로 동작하는 경우에는 스위치=오토(Auto)로 각각 구분하였다.
3단 스위치(SW2)가 온 위치라면(S402단계, 스위치=On) 온도감지 없이 타이머 동작으로 진행하고(S404단계), 시간이 경과하여 타임아웃 되면 작업이 종료된 대기상태(온 상태 대기)로 위치한다(S406단계). 만약 타이머 가동 중이나 대기상태 중에 3단 스위치(SW2)의 설정에 변화가 발생하면 다시 초기위치(S402단계)로 리턴한다.
3단 스위치(SW2)가 오토 위치라면(S402단계, 스위치=Auto) 마이크로프로세서(121)는 온도감지를 수행하고(S408단계), 만약 온도가 영상(+)이라면(S408단계, 영상), 자동 모드 대기상태인 S412단계로 진행하고, 온도가 영하(-)라면(S408단계, 영하), 타이머 동작을 수행한다(S410단계). S410단계에서 타임아웃 되면, 오토 대기 상태(S412단계)로 진행한다. 이때도 타이머 가동 중이나 대기상태 중에 3단 스위치(SW2) 설정에 변화가 발생하면 3단 스위치(SW2)를 구분하는 초기위치(S402단계)로 리턴한다.
초기에 3단 스위치(SW2)가 오프 상태라면 이때는 아무런 동작을 하지 않고 오프 대기 상태로 진행하며(S414단계), 오프 대기 상태에서 3단 스위치(SW2) 설정에 변화가 발생하면 초기 위치로 리턴한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 12의 상태도를 간략하게 나타낸 상태도이다. 도 13을 참조하면, 이상의 상태도에서 각 3단 스위치(SW2) 상태에 따른 처리 중의 공통부분들을 간소화하면 그림 13과 같이 나타낼 수 있다. S502 단계에서 3단 스위치(SW2)의 상태를 구분하여, 3단 스위치(SW2)가 온 상태이면 곧바로 타이머를 구동시키는 단계(S506단계)를 거쳐 대기상태로 진행하고(S508단계), 3단 스위치(SW2)가 오토 상태라면 온도감지를 하는 과정인 S504단계로 진행한다. 스위치가 오프이면 곧바로 대기상태가 된다(S508단계). 이때 타이머 동작과 대기동작 중에 스위치 변화가 발생하면 3단 스위치(SW2)의 상태를 구분하는 단계인 S502단계로 진행한다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 도 13의 상태도에 의해 3단 스위치에 따라 마이크로프로세서를 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다. 도 14를 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(121)가 수행한다. S602단계에서 릴레이(RY1) 및 타이머가 오프된 상태에서 3단 스위치(SW2)의 상태에 따라 마이크로프로세서(121)를 3개의 모드로 동작시키는 모드로 진입한다. 3개의 모드는 온 모드, 오프 모드 및 자동 모드이다.
S604단계에서 이후 3단 스위치(SW2)의 변화를 비교하기 위해 현재의 3단 스위치(SW2)의 상태를 저장한다. 예컨대, 3단 스위치(SW2)가 온 모드, 오프 모드 및 자동 모드 중 어느 하나의 모드일 수 있다. S606단계에서 3단 스위치(SW2)가 온 상태인지의 여부를 판단한다. 3단 스위치(SW2)가 온 상태가 아닌 경우면(S606단계, N), 즉, 3단 스위치(SW2)가 자동 모드 이거나, 오프 모드인 경우면, 3단 스위치(SW2)가 오프 모드인지의 여부를 판단하고(S608단계), 3단 스위치(SW2)가 온 모드인 경우면(S606단계, Y), ②의 과정을 통해 후술하는 S614단계로 진행한다.
3단 스위치(SW2)가 오프 상태가 아닌 것으로 판단되면(S608단계, N), 즉 3단 스위치(SW2)가 자동 모드인 경우면, 차량의 내부 또는 외부의 온도를 측정하는 온도센서(122)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고(S610단계), 3단 스위치(SW2)가 오프 모드인 경우면(S608단계, Y), ③의 과정을 통해 후술하는 S628단계로 진행한다.
S612단계에서 온도센서(122)로부터 입력된 신호가 기 설정된 온도 이하인지의 여부를 판단한다. 기 설정된 온도 이하인 것으로 판단되면(S612단계, Y), ②를 통해 S614단계로 진행하고, 기 설정된 온도를 초과하는 것으로 판단되면(S612단계, N), ③을 통해 S628단계로 진행한다. S614단계에서 마이크로프로세서(121)를 구동하는 클록에 의해 카운트 되는 타이머를 초기화한다. S616과정에서 릴레이(RY1)를 온 시켜 차량 배터리와 서모스탯(220) 사이를 연결하여 서모스탯(220)의 온도감지에 의해 회로가 가열동작을 하도록 한다.
S618단계에서 설정된 타이머 시간이 초과하였는지의 여부를 판단한다(time-out 여부). 타이머 시간을 초과하지 않은 것으로 판단되면(S618단계, N), 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S620단계) 3단 스위치(SW2) 상태가 변화된 것으로 판단되면(S620단계, Y), 발생할 지도 모르는 채터링(chattering)을 제거하기 위해 디바운스(debounce) 과정을 거친다(S622단계). 다시 한번 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S624단계), 3단 스위치(SW2) 상태가 변하지 않은 것으로 판단되면(S624단계, N), S618단계로 리턴하고, 3단 스위치(SW2) 상태가 변한 것으로 판단되면(S624단계, Y), S602단계로 리턴한다.
한편, 타이머 시간을 초과한 것으로 판단되면(S618단계, Y), 릴레이(RY1)와 타이머의 동작을 오프시킨다(S626단계). S628단계에서 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S628단계), 3단 스위치(SW2) 상태가 변화된 것으로 판단되면(S628단계, Y), 스위치에서 발생하는 채터링(chattering)을 제거하기 위해 디바운스(debounce) 과정을 거친다(S630단계). 다시 한번 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S632단계), 3단 스위치(SW2) 상태가 변하지 않은 것으로 판단되면(S632단계, N), S628단계로 리턴하고, 3단 스위치(SW2) 상태가 변한 것으로 판단되면(S632단계, Y), S602단계로 리턴한다.
도 14의 구성을 간략하게 요약하면, 초기에 릴레이(RY1)와 타이머 등의 동작을 모두 오프한 후 3단 스위치(SW2)의 상태를 감지하기 위해 현재의 3단 스위치(SW2)의 상태를 판독해 보관하고, 이 상태에 따라 각각 분기한다. 만약 스위치가 온 상태라면 타이머 처리 과정인 ②로 진행하고, 스위치가 오프라면 대기과정인 ③으로 진행하며, 이 이외인 자동운전일 때는 온도센서의 상태에 따라 타이머 과정이나 대기 과정으로 진행하여 서모스탯(220) 및 히터(210)를 제어하여 연료필터에 열을 가할 수 있다. 도 14에서 처리되는 타이머 인터럽트는 전술한 도 8에 의해 처리할 수 있다.
본 발명은 차량 시동을 걸기 전에 히터를 가동하는 장치이므로 만약 차량의 전지가 지나치게 방전될 경우 차량의 시동을 걸 수 없는 상태가 될 수 있다. 따라서 본 기기가 가동되기 전을 비롯해 히터가 가동 중에도 주기적으로 전지의 상태를 점검해 과방전 우려가 있을 경우 동작을 중단하고 운전자에게 알릴 필요가 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지전압을 감지하는 회로의 구성을 타나낸 회로도이다. 도 15를 참조하면, 키 스위치로부터 전원회로(110)를 통해 입력된 전압을 분압저항(R7, R8)으로 분압해 마이크로프로세서(121)에서 A/D 변환부를 이용하면 현재 전지의 전압을 알아낼 수 있다. 키 스위치로부터 입력되는 전압은 D1에서 오프셋(offset) 전압 0.6V가 감소한 후 분압저항(R7, R8)에 의해 분압되므로 다음의 수학식 1과 같은 전압이 얻어진다. 여기서, Vo는 출력전압을 나타내고, Vi는 입력전압을 나타낸다.
Figure 112015047841587-pat00001
예를 들어 분압저항(R7, R8) 중 하나의 저항인 R7에 30KΩ를 , 다른 하나의 저항인 R8에 12KΩ의 저항을 사용하고, 마이크로프로세서(121)에서 10비트의 A/D 변환부를 사용할 경우 여러 입력전압(Vi)에 따른 출력전압(Vo)의 검출 예를 다음의 표 1에 나타내었다.
입력전압(Vi)
[V]		 출력전압(Vo)
[V]		 A/D값(10진) A/D값(16진) 비 고
18 4.971 1018 3FA
15 4.114 842 34A
14.4 3.943 807 327 전지 최대전압(2.4V/Cell)
12 3.257 667 29B
10.5 2.829 579 243 전지 최소전압(1.75V/Cell)
일반적인 차량용 연축전지의 입력전압의 최대전압인 14.4V(셀 당 2.4V, 6 셀)일 경우 마이크로프로세서(121)에는 3.943V가 인가되고(표의 3째 줄) 이는 10비트의 A/D 변환부에서 807(16진 327)로 변환된다. 이 회로에서는 설령 18V의 전압이 인가되더라도 마이크로프로세서(121)에는 4.971V가 인가되므로 별도의 보호회로 없이 직접 사용 가능하다.
일반적인 연축전지의 과방전 제한전압인 10.5V(셀 당 1.75V)일 경우 아날로그/디지털 변환 값은 579(16진 243)가 되므로 이 값을 기준으로 과방전 여부를 판단할 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력전압값을 감지해 과방전을 방지하는 단계를 나타낸 순서도이다. 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(121)가 수행한다. S702단계에서 릴레이(RY1) 및 타이머를 오프한 상태에서 3단 스위치(SW2)의 상태에 따라 마이크로프로세서(121)를 3개의 모드로 동작시키는 모드로 진입한다. 3개의 모드는 온 모드, 오프 모드 및 자동 모드이다.
S704단계에서 현재의 3단 스위치(SW2)의 상태를 저장한다. 예컨대, 3단 스위치(SW2)가 온 모드, 오프 모드 및 자동 모드 중 어느 하나의 모드일 수 있다. S706단계에서 3단 스위치(SW2)가 온 상태인지의 여부를 판단한다. 3단 스위치(SW2)가 온 상태가 아닌 경우면(S706단계, N), 즉, 3단 스위치(SW2)가 자동 모드 이거나, 오프 모드인 경우면, 3단 스위치(SW2)가 오프 모드인 지의 여부를 판단하고(S708단계), 3단 스위치(SW2)가 온 모드인 경우면(S706단계, Y), ④의 과정을 통해 후술하는 S714단계로 진행한다.
3단 스위치(SW2)가 오프 상태가 아닌 것으로 판단되면(S708단계, N), 즉 3단 스위치(SW2)가 자동 모드인 경우면, 차량의 내부 또는 외부의 온도를 측정하는 온도센서(122)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고(S710단계), 3단 스위치(SW2)가 오프 모드인 것으로 판단되면(S708단계, Y), ⑤를 통해 후술하는 S738단계로 진행한다.
온도센서(122)로부터 입력된 신호가 기 설정된 온도 이하인지의 여부를 판단한다(S712단계). 기 설정된 온도 이하인 것으로 판단되면(S712단계, Y), 도 16b의 ④를 통해 S714단계로 진행하고, 기 설정된 온도를 초과하는 것으로 판단되면(S712단계, N), 도 16b의 ⑤를 통해 S738단계로 진행한다. 도 16b의 S714단계에서 전술한 수학식 1과 같이 전압을 A/D 변환한다. S716단계에서 과방전 여부를 판단한다. 과방전 여부의 판단은 표 1에 표시된 A/D값을 기준으로 이에 미달된 것으로 판단되면, 과방전으로 판단할 수 있다. 과방전으로 판단되면(S716단계, Y), 후술하는 S734단계로 진행하여 과방전이 되었음을 표시한다.
과방전이 아닌 것으로 판단되면(S716단계, N), S718단계에서 마이크로프로세서(121)를 구동하는 클록에 의해 카운트 되는 타이머를 초기화한다. S720과정에서 릴레이(RY1)를 온 시켜 차량 배터리와 서모스탯(220) 사이에 경로를 형성하여 서모스탯(220)의 온도감지에 의해 회로가 가열동작을 하도록 한다.
S722단계에서 전술한 수학식 1과 같이 전압을 아날로그/디지털 변환한다. S724단계에서 과방전 여부를 판단한다. 과방전 여부의 판단은 표 1에 표시된 A/D값을 기준으로 이에 미달된 것으로 판단되면, 과방전으로 판단할 수 있다.
S726단계에서 설정된 타이머 시간을 초과하였는지의 여부를 판단한다(time-out 여부). 타이머 시간을 초과하지 않은 것으로 판단되면(S726단계, N), 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S728단계) 3단 스위치(SW2) 상태가 변화된 것으로 판단되면(S728단계, Y), 스위치에서 발생하는 채터링(chattering)을 제거하기 위해 디바운스(debounce) 과정을 거친다(S730단계). 다시 한번 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S732단계), 3단 스위치(SW2) 상태가 변하지 않은 것으로 판단되면(S732단계, N), S722단계로 리턴하고, 3단 스위치(SW2) 상태가 변한 것으로 판단되면(S732단계, Y), S702단계로 리턴한다.
한편, 타이머 시간을 초과한 것으로 판단되면(S726단계, Y), 릴레이(RY1)와 타이머 등의 동작을 모두 오프시킨다(S736단계). S738단계에서 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여, 3단 스위치(SW2) 상태가 변화된 것으로 판단되면(S738단계, Y), 발생할 지도 모르는 채터링(chattering)을 제거하기 위해 디바운스(debounce) 과정을 거친다(S740단계). 다시 한번 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S742단계), 3단 스위치(SW2) 상태가 변하지 않은 것으로 판단되면(S742단계, N), S738단계로 리턴하고, 3단 스위치(SW2) 상태가 변한 것으로 판단되면(S742단계, Y), S702단계로 리턴한다. 한편, 도 16a 및 도 16b를 요약하면, 도 16a 및 도 16b는 도 14의 단계에 과방전 여부를 인지하여 과방전 여부에 따라 처리하는 과정을 포함시킨 구성이다. 한편, 도 16a 및 도 16b에서 처리되는 타이머 인터럽트는 전술한 도 8에 의해 처리할 수 있다.
전술한 실시예에서는 고정된 시간(10분)동안 히터가 가동되는 형태로 구성되었지만, 기온이 매우 낮아 연료필터가 강하게 냉각되어 있는 경우에는 10분의 시간으로는 부족하기 때문에 시간이 경과했어도 미처 얼음이 녹지 않아 운전자가 수동으로 스위치를 다시 조작해 10분 더 운전하는 등의 추가적인 조치가 필요하다. 또한 그다지 기온이 크게 낮지 않은 경우에는 오히려 10분보다 더 짧은 시간에 가열을 끝마쳐도 냉각된 연료필터를 녹일 수 있다. 이를 위해 앞서 실시예에서 설명한 온도센서(122)를 이용하는 경우, 온도센서(122)는 제어부(102) 내에 위치하기 때문에 단지 현재의 기온만을 점검하는 것뿐이고, 연료필터가 얼마나 강하게 얼어있는지는 알 수 없다. 그리고 연료필터 주변에 별도의 온도센서를 부착하는 것은 장착과 배선이 복잡해지는 것은 물론, 미약한 온도센서의 신호가 차량의 엔진룸을 통과하기 때문에 잡음방지에 특별한 주의를 기울여야 한다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 현재 설치되어 있는 히터유닛(200)의 특징을 활용해 연료필터의 상태를 유추해 동작시간을 가변 할 수 있도록 한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 및 연료필터의 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 17을 참조하면, 운전자가 키 스위치를 켤 때 그림의 ①번 지점에서 히터(210)의 전원이 켜지며, 히터(210)와 연료필터의 온도는 영하로부터 상승한다. 연료필터 외측에 위치한 히터(210)의 온도는 빠른 속도로 상승하고, 여기서 발생하는 열은 히터 케이스 및 연료필터 케이스를 통해 서서히 내측의 연료필터로 전달되기 때문에 연료필터의 온도보다는 히터(210)의 온도가 더 빨리 상승한다. 히터(210)의 온도가 서모스탯(220)의 최고 한계온도(100℃)에 도달하면(②번 지점) 서모스탯(220)에 의해 전기가 오프되고 히터(210)에서 발생했던 여열에 의해 열이 계속 연료필터로 전달되지만 연료필터의 온도가 아직 낮기 때문에 히터(210)의 온도는 급격히 하강해 서모스탯(220)의 최저 한계온도(80℃)에 바로 도달해 다시 전기가 온 된다(③번 지점). 히터(210)에서 다시 열이 발생해 서모스탯(220)의 최고 한계온도(100℃)에 도달하면 다시 오프되고(④번 지점) 이 때 히터(210)의 여열에 의해 열이 계속 연료필터로 전달되지만 앞서 ②번 지점에 비해 연료필터의 온도가 더 높아졌기 때문에 히터(210)의 온도가 하강하는 속도는 약간 둔화되면서 서모스탯(220)의 최저 한계온도(80℃)에 도달해 전기가 다시 온 된다(⑤번 지점).
이러한 과정이 반복되며 ⑧번 지점에 이르러 히터(210)가 오프되었을 때는 연료필터의 온도가 상당히 상승한 상태이므로 히터(210)의 온도는 천천히 하강해 ⑨번 지점에 이를 때까지 시간이 상당히 걸리며, ⑨번 지점에서 다시 히터(210)가 온 되었을 때는 연료필터의 온도가 상당히 상승한 상태이므로 히터(210)가 잠시만 가동되어도 ⑩번 지점에 바로 도달한다. ⑩번 지점 이후에는 히터(210)의 온도가 매우 높아졌으므로 히터(210)가 다시 온 될 때까지 훨씬 긴 시간이 소요되고, 히터(210)가 온 되면 훨씬 빠른 시간 만에 다시 오프되는 과정이 반복된다. 일반적으로는 10분이 경과하면 가열과정이 종료된다.
이상의 과정들을 살펴보면 연료필터가 냉각상태이면 서모스탯(220)이 오프되는 시간은 짧고 온되는 시간이 더 길며, 연료필터가 가열될수록 서모스탯(220)의 온되는 시간이 짧아지고 오프되는 시간이 길어지므로, 이들의 비율을 관찰함으로서 연료필터 내부가 어느 정도 가열되었는지를 유추할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 서모스탯의 동작상태를 감지할 수 있도록 구성한 회로구성도이며, 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 절연회로 및 절연회로의 연결 상태를 나타낸 회로도이다. 도 18 및 도 19를 참조하면, 마이크로프로세서(123)가 서모스탯(220)에 흐르는 전기를 감지한다. 서모스탯(220)과 히터(210)는 제어부(104) 외부의 엔진룸을 거쳐 접속되기 때문에 강력한 잡음 및 전기적 진동이 유입될 수 있으며, 이를 직접 마이크로프로세서(123)에 접속하면 회로가 파손될 수 있으므로 전기적으로 히터유닛(200)과 제어부(104) 간을 절연시키며 신호를 전달할 수 있도록 한다.
절연회로(124)는 서모스탯(220)의 상태를 절연상태에서 마이크로프로세서(123)로 전달할 수 있도록 한다. 배터리(+)로부터 공급된 +12V는 릴레이(130)를 통해 서모스탯(220)으로 전달되며, 서모스탯(220)이 온 상태라면 +12V는 히터(210)로 공급된다. 이때, 이 전기는 회로의 저항(R10)을 통해 포토커플러(ISO1) (Photo-coupler)의 LED로 공급되어 LED를 켜며 포토커플러(ISO1) 내부의 포토-트랜지스터(Photo-Transistor)에서 이 빛을 감지하면 저항(R9)을 통해 흘러든 전류를 모두 통과시키므로 마이크로프로세서(123)에는 0V의 신호가 전달된다.
만약 서모스탯(220)이 오프되면 저항(R10)을 통해 공급되는 전류가 없으므로 포토커플러(ISO1)의 LED는 오프되고 따라서 포토커플러(ISO1) 내의 포토트랜지스터도 오프되어 마이크로프로세서(123)에는 저항(R9)에 의해 풀-업된 전압인 +5V가 전달된다.
결과적으로 서모스탯(220)의 상태는 빛을 통해 마이크로프로세서(123)로 전달되므로 서모스탯(220)의 라인에 상당한 잡음(noise)이 인가되더라도 이는 마이크로프로세서(123)로 직접 전달되지 않는다.
도 20a와 도 20b는 본 발명의 일실시예에 따른 서모스탯을 처리하는 과정을 나타낸 순서도이다. 도 20a와 도 20b를 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(123)가 수행한다. S802단계에서 릴레이(130) 및 타이머가 오프된 상태에서 3단 스위치(SW2)의 상태에 따라 마이크로프로세서(123)는 3개의 모드 중 하나를 처리하도록 진행된다. 3개의 모드는 온 모드, 오프 모드 및 자동 모드이다.
S804단계에서 현재의 3단 스위치(SW2)의 상태를 저장한다. 예컨대, 3단 스위치(SW2)는 온 모드, 오프 모드 및 자동 모드 중 어느 하나의 모드일 수 있다. S806단계에서 3단 스위치(SW2)가 온 상태인지의 여부를 판단한다. 3단 스위치(SW2)가 온 상태가 아닌 경우면(S806단계, N), 즉, 3단 스위치(SW2)가 자동 모드 이거나, 오프 모드인 경우면, 3단 스위치(SW2)가 오프 모드인 지의 여부를 판단하고(S808단계), 3단 스위치(SW2)가 온 모드인 경우면(S806단계, Y), ⑥의 과정을 통해 후술하는 도 20b의 S814단계로 진행한다.
3단 스위치(SW2)가 오프 상태가 아닌 것으로 판단되면(S808단계, N), 즉 3단 스위치(SW2)가 자동 모드인 경우면, 차량의 내부 또는 외부의 온도를 측정하는 온도센서(122)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고(S810단계), 3단 스위치(SW2)가 오프 상태인 것으로 판단되면(S808단계, Y), ⑦을 통해 후술하는 도 20b의 S842단계로 진행한다.
온도센서(122)로부터 입력된 신호가 기 설정된 온도 이하인지의 여부를 판단한다(S812단계). 기 설정된 온도 이하인 것으로 판단되면(S812단계, Y), 도 20b의 ⑥을 통해 S814단계로 진행하고, 기 설정된 온도를 초과하는 것으로 판단되면(S812단계, N), ⑦을 통해 도 20b의 S842단계로 진행한다. 도 20b의 S814단계에서 전술한 수학식 1과 같이 차량 배터리 전압을 A/D 변환한다. S816단계에서 차량 배터리의 과방전 여부를 판단한다. 과방전 여부의 판단은 표 1에 표시된 A/D값을 기준으로 이에 미달된 것으로 판단되면, 과방전으로 판단할 수 있다. 과방전으로 판단되면(S816단계, Y), 후술하는 S838단계로 진행하여 과방전이 되었음을 표시한다.
과방전이 아닌 것으로 판단되면(S816단계, N), S818단계에서 마이크로프로세서(123)를 구동하는 클록에 의해 카운트 되는 타이머를 초기화한다. S820과정에서 릴레이(130)를 온 시켜 차량 배터리와 서모스탯(220) 사이의 경로를 형성하여 서모스탯(220)의 온도감지에 의해 회로가 가열동작을 하도록 한다.
S822단계에서 서모스탯(220) 상태기록 카운터를 초기화한다. S824단계에서 전술한 수학식 1과 같이 차량 배터리 전압을 아날로그/디지털 변환한다. S826단계에서 차량 배터리 과방전 여부를 판단한다. 과방전 여부의 판단은 표 1에 표시된 A/D값을 기준으로 이에 미달된 것으로 판단되면, 과방전으로 판단할 수 있다. S828단계에서 서모스탯(220) 상태를 처리한다. 서모스탯(220) 상태 처리에 대한 설명은 후술하는 도 21을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
S830단계에서 설정된 타이머 시간이 초과하였는지의 여부를 판단한다(time-out 여부). 타이머 시간을 초과하지 않은 것으로 판단되면(S830단계, N), 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S832단계) 3단 스위치(SW2) 상태가 변화된 것으로 판단되면(S832단계, Y), 스위치(SW2)에서 발생하는 채터링(chattering)을 제거하기 위해 디바운스(debounce) 과정을 거친다(S834단계). 다시 한번 3단 스위치(SW2)의 상태의 변화 여부를 판단하여(S836단계), 3단 스위치(SW2) 상태가 변하지 않은 것으로 판단되면(S836단계, N), S824단계로 리턴하고, 3단 스위치(SW2) 상태가 변한 것으로 판단되면(S836단계, Y), S802단계로 리턴한다.
한편, 타이머 시간을 초과한 것으로 판단되면(S830단계, Y), 릴레이(RY1)와 타이머 등의 동작을 모두 오프시킨다(S840단계). S842단계에서 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여, 3단 스위치(SW2) 상태가 변화된 것으로 판단되면(S842단계, Y), 스위치(SW2)에서 발생하는 채터링(chattering)을 제거하기 위해 디바운스(debounce) 과정을 거친다(S844단계). 다시 한 번 3단 스위치(SW2) 상태의 변화 여부를 판단하여(S846단계), 3단 스위치(SW2) 상태가 변하지 않은 것으로 판단되면(S846단계, N), S842단계로 리턴하고, 3단 스위치(SW2) 상태가 변한 것으로 판단되면(S846단계, Y), S802단계로 리턴한다. 한편, 도 20a 및 도 20b를 요약하면, 도 20a 및 도 20b는 도 16a 및 도 16b의 단계에 서모스탯(220)의 히터(210)를 단속하는 상태에 따른 동작시간 가변기능을 포함시킨 구성이다. 다시 말해, 도 20a 및 도 20b의 흐름도는 릴레이(RY1)가 온 된 후 타이머 루틴으로 진입하기 전에 현재의 서모스탯(220) 상태를 기록해 추후 서모스탯(220)의 상태변화를 비교할 준비를 한다. 서모스탯(220) 상태를 판단하는 과정은 히터(210)가 동작하는 상태에서 진행되어야 하므로 히터(210)가 가동된 후 타이머 감시 중에 위치한다. 서모스탯(220) 처리루틴에서는 기기 동작 상태 스위치가 오토 상태로 되어있을 때 서모스탯(220)의 변화를 감지해 연료필터가 충분히 가열된 것으로 판단되면 강제로 타임아웃(Time-out)으로 설정해 이 루틴을 빠져나왔을 때 그림 20b에서와 같이 타임아웃 단계(S830단계)를 경유하여 종료되도록 한다. 만약 아직 충분히 가열되지 않았다면 시간의 흐름에 의해 타임아웃이 발생하지 않도록 계속 시간을 재설정한다. 한편, 도 20a 및 도 20b에서 처리되는 타이머 인터럽트는 전술한 도 8에 의해 처리할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 서모스탯 상태를 처리하는 단계를 나타낸 순서도이다. 도 21을 참조하면, 후술하는 과정에서의 제어 동작은 마이크로프로세서(123)가 수행한다. S902단계에서 서모스탯(220) 처리루틴으로 진입하면 우선 3단 스위치(SW2)가 오토 상태인지의 여부를 판단한다. 3단 스위치(SW2)가 오토 상태가 아닌 것으로 판단되면(S902단계, N), 도 21의 순서도의 루틴을 빠져나간다. 3단 스위치(SW2)가 오토 상태인 것으로 판단되면(S902단계, Y), 다음은 서모스탯(220)의 상태에 변화가 발생하였는지의 여부를 판단한다(S904단계). 서모스탯(220)의 상태는 후술하겠지만, 이전에 루틴으로 진입했을 때 기록해 놓았던 서모스탯(220)의 상태와 현재의 서모스탯(220)의 상태를 비교하는 과정이다. 서모스탯(220) 상태에 변화가 없다면(S904단계, N), 타이머의 남은 시간을 재설정하고 종료한다(S920단계). 참고로, 타이머 인터럽트에 의한 10분 타이머 기능은 본 발명의 장치가 강제 온 모드에서 사용되기 때문에 이 기능은 그대로 있어야 하므로 남은 시간을 10분으로 설정해 시간에 관계없이 히터가 계속 가동되도록 한다.
만약 서모스탯(220)의 상태가 변화했다면(S904단계, Y), 서모스탯(220)이 온 상태인지의 여부를 판단한다(S906단계). S906단계에서 서모스탯(220)의 상태에 따라 해당 상태를 유지한 시간을 기록한다(S908단계, S910단계). 예컨대, 서모스탯(220)이 온 상태라면(S906단계 Y), 지금까지 오프 상태였던 것이므로 오프 시간 및 오프 상태에서 온 상태로 전환되었음을 기록하고(S908단계), 오프 상태로 변화했다면(S906단계 N) 지금까지 온 상태 이었던 것이므로 온 상태를 유지한 시간 및 온 상태에서 오프 상태로 변화되었음을 기록한다(S910단계). 이 때 기록하는 시간은 도 8의 타이머 인터럽트 처리 부분에서 별도로 카운트 하는 카운터 값에 의해 초단위로 기록한다. S912단계에서 서모스탯(220) 상태 기록 카운터를 초기화 한다. S912단계 이후 서모스탯(220)의 채터링이 사라질 때 까지 디바운스 루틴에서 시간을 지연한 후(S914단계), 앞서 구해진 온 상태와 오프 상태의 시간비율을 계산한다(S916단계). S916단계에서 계산된 시간비율을 판단하여 종료 비율 이상인 지의 여부를 판단한다(S918단계). 여기서, 종료 비율은 히터(210)에 의해 충분히 가열된 것으로 판단되는 기설정된 값이다. 시간비율이 히터(210)의 가동을 종료하기 위해 기설정된 비율인 종료 비율에 이르지 않았다면(S918단계, N) 타이머에 의해 가동을 종료하지 않도록 타이머의 남은 시간을 다시 초기화 하고(S920단계) 종료한다. 예컨대, 시간의 초기화는 10분으로 설정할 수 있다. 연료필터가 충분히 가열되어 가동을 종료해도 되는 기설정된 비율인 종료 비율에 이르렀다면(S918단계, Y), 강제로 타임아웃을 설정해(S922단계) 히터의 동작이 종료되도록 한다. 한편, 전술한 시간비율의 계산은 오프유지 시간 대비 온유지 시간 비율을 구하여 기설정된 값 이상인 경우인지의 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 종료 비율은 5로 설정하고, 종료 비율 이상의 값이 출력되면, 충분히 가열되었다고 판단할 수 있다. 한편, 도 21에서 처리되는 타이머 인터럽트는 전술한 도 8에 의해 처리할 수 있다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료필터 히팅 장치를 제어하는 제어장치의 구성을 나타낸 블록 구성도이다. 도 22를 참조하면, 본 발명의 장치는 차량의 배터리로부터 전원을 공급받아 연료필터에 장착된 히터유닛(200)을 가동시켜 물순물을 녹이는 것이므로 배선의 복잡성, 제어부의 크기 등에 의해 제어부(104)는 엔진룸에 설치된다. 따라서 제어부(104)를 조작하거나 상태를 살펴보기 위해 엔진 보닛을 열어야 하기 때문에 불편함이 따를 수 있다. 그런데 본 발명의 제어부(104)는 마이크로프로세서(123)를 이용하기 때문에 통신이 가능하다. 제어부(104)는 차량 운전석의 계기판 또는 대시보드(dash board)에 설치된 원격제어기(300)와 연결될 수 있다. 원격제어기(300)는 차량의 운전석에 가까운 계기판 또는 대시보드에 설치하고 제어부(104)와 사이에 유선으로 전원 라인과 통신라인을 접속하여 구성하거나, 또는 무선으로 통신할 수 있도록 구성할 수 있다. 제어부(104)와 원격제어기(300)를 무선으로 연결하는 경우에는 원격제어기(300)는 운전석의 계기판 또는 대시보드에서 인출되는 전원라인과 연결하여 구성할 수 있다.
제어부(104)와 원격제어기(300) 사이의 전선은 기본적으로 전원라인에 사용되는 2개의 구분된 전선이 필요하고, 이 전선에 고주파 캐리어(carrier)를 중첩시켜 전송한다면 전체 2개의 전선으로 모든 것이 연결가능하다. 또는, 2개의 구분된 전원선과 1개의 양방향 통신라인을 설치하는 반이중(Half-duplex) 방식이나 2개의 통신라인을 설치하는 전이중(Full-duplex) 방식을 적용할 수도 있다. 또는, 제어부(104)와 원격제어기(300) 사이에 무선으로 채널을 형성하도록 하고 전원은 각각 배터리로부터 공급받아 제어할 수 있다. 이상과 같이 본 장치는 마이크로프로세서(123)를 사용하므로 인해 운전석의 원격제어기와의 접속라인은 최대 4개의 배선 이내에서 연결 가능해진다.
원격제어기(300)는 표시부(310), 입력부(320), 스피커(330) 및 원격제어부(340)를 포함하며, 원격제어부(340)는 표시부(310), 입력부(320) 및 스피커(330)와 연결되어 있다. 표시부(310)는 군집화된 일련의 LED(Light Emitting Diode) 또는 PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display) OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 표시장치 중 선택된 장치인 표시부(310)를 통해 표시할 수 있다. 예컨대, 표시부(310)는 차량의 대시보드에 매립된 디스플레이에 연결하여 구성할 수 있으며, 또는 전술한 표시장치 중 선택된 장치를 사용하여 구성할 수도 있다. 입력부(320)는 3단 스위치(SW2)를 제어하기 위한 온, 오프, 오토 선택 스위치를 포함한다. 스피커(330)는 알람을 음성 또는 기타의 음으로 출력할 수 있다. 원격제어부(340)는 표시부(320)와 스피커(330)를 이용하여 마이크로프로세서(123)로부터 수신한 다음과 같은 정보들을 출력할 수 있다. 우선 원격제어부(300)는 표시부(310)를 이용하여 히터유닛(200)이 가동 중임을 표시할 수 있으며, 수동 모드 중 온 모드 운전 시 경과한 시간정보를 표시할 수 있고, 자동 운전 시 연료필터의 온도를 검출하여 연료필터의 상태를 표시할 수 있다. 또한, 원격제어기(300)는 스피커(330) 및 표시부(310)를 이용하여 가열이 완료되었음을 알리는 알람을 출력하고 이를 표시할 수 있고, 배터리가 과방전 되었음을 알리는 알람을 출력하고 이를 표시할 수 있다. 한편, 도 22에서는 제어부(104)를 설명함에 있어서, 온도센서(122) 및 절연회로(124)가 모두 연결된 실시예(도 18)에 개시된 제어부(104)에 대하여만 도시하고 있지만, 당업자가 주지하는 바와 같이 이전에 실시예에 따라 설명된 제어부(100, 102)도 동일한 방식으로 원격제어기(300)에 연결하여 제어할 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 102, 104 : 제어부 110 : 전원회로
120, 121, 123 : 마이크로프로세서 122 : 온도센서
124 : 절연회로 130 : 릴레이 회로
140 : 퓨즈 200 : 히터유닛
210 : 히터 220 : 서모스탯

Claims (14)

  1. 차량 전지를 이용해 연료필터 내부의 얼음을 녹일 수 있도록 한 차량 연료필터 히팅 장치에 있어서,
    상기 연료필터의 주변에 구성되며 주변의 온도에 따라 상기 차량에 시동이 걸리기 전의 시점에 상기 연료필터에 열을 일정시간 동안 가하도록 구성된 히터;
    상기 히터에 연결되어 상기 히터의 온도를 감지하여 상기 히터가 과열되는 것을 방지하는 서모스탯; 및
    타이머를 포함하며 상기 서모스탯의 온 오프를 감지하여 상기 히터가 일정시간 동안 구동되도록 제어하며, 상기 서모스탯의 동작상태를 감지하여 일정 온도 이상인 것으로 판단되면, 상기 히터로 유입되는 전기를 차단하여 상기 히터의 동작을 정지시키는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    키스위치에 애노드가 접속되는 제 1 다이오드(D1)와, 제 1 다이오드(D1)의 캐소드에 일단이 접속되고 타단은 배터리의 - 단자에 접속되는 커패시터(C1)와, 상기 커패시터(C1)와 병렬을 이루며 입력단에 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드가 접속되고 그라운드는 접지되어 배터리로부터 입력되는 전원의 전압을 일정하게 유지하는 정전압회로(112)와, 상기 정전압회로(112)의 출력단에서 분기되어 마이크로프로세서로 구동전원을 공급하도록 일단이 접지되고 양극이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되는 커패시터(C2)와, 상기 커패시터(C2)와 병렬을 이루며 일단이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되어 배터리로부터 입력되는 전압을 분압하는 분압저항(R1)과, 상기 분압저항(R1)의 타단에 애노드가 접속되고 캐소드는 접지되는 제 1 발광다이오드(LED1)를 포함하여 구성되어, 차량 키스위치 신호가 입력되는 경우에 상기 차량의 배터리로부터 공급되는 전기에 의해 동작하며, 상기 키스위치 신호에 의해 전기가 공급되면 동작스위치가 온 상태일 경우 상기 배터리로부터 공급되는 전압을 상기 제어부가 사용하는 전압에 맞도록 강압시켜 출력하는 전원회로;
    상기 전원회로의 전원 출력단에 일단이 접속되고 타단은 동작스위치(SW1)와 마이크로프로세서에 병렬로 접속되는제 1 저항(R2)과, 상기 마이크로프로세서의 일 출력단에 접속되는 제 2 저항(R3)과, 제 2 저항(R3)에 직렬로 접속되는 제 2 발광다이오드(LED2)를 포함하여 사용자의 스위치 동작에 따라 마이크로프로세서로 구동전원을 인가함과 동시에 제 2 발광다이오드(LED2)의 점등에 의해 동작상태를 표시하는 동작표시회로;
    상기 전원회로의 동작에 의해 구동되며, 릴레이 회로를 구동해 배터리의 전기가 상기 히터로 공급되도록 제어하는 마이크로프로세서;
    상기 마이크로프로세서의 제어에 의해 배터리의 전원을 서모스탯을 경유하여 히터로 공급하는 릴레이회로;
    상기 마이크로프로세서의 입력단에 접속되어 구동전원을 공급하는 바이어스저항(R5)과 상기 바이어스저항(R5)과 상기 마이크로프로세서의 접속단에서 병렬로 분기되어 일단이 접속되고 타단은 접지되는 서모스탯을 구비하여 상기 제어부를 포함하는 기판에 실장된 서미스터에서 발생하는 전압강하량을 온도 변화량으로 변환하는 온도센서; 및
    상기 마이크로프로세서와 상기 히터 사이에 지정된 전류보다 많은 전류가 흐르면 끊어지도록 구성된 퓨즈;를 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 히터가 정상적으로 가동되어 연료필터를 가열하면, 상기 히터의 온도가 증가하고 상기 히터의 온도가 일정값 이상 증가하면 상기 서모스탯에 의해 히터를 단락시키는 과정의 반복을 7분 내지 15분 동안 지속한 후, 히터에 의한 상기 연료필터의 가열이 완료되었음을 알람으로 알리는 것 및 LED를 통해 알리는 것 중 적어도 어느 하나를 이용하여 알리는 것인 연료필터 히팅 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 릴레이 회로는,
    상기 배터리와 상기 서모스탯 사이의 전기를 단속하며 솔레노이드를 포함하는 릴레이;
    상기 마이크로프로세서로부터 출력되는 신호를 증폭해 릴레이 회로 내의 솔레노이드를 구동하는 트랜지스터; 및
    상기 솔레노이드에 병렬로 연결되어 상기 솔레노이드가 오프되는 순간 발생하는 역기전압이 상기 트랜지스터로 흐르는 것을 방지하는 제2 다이오드를 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 동작스위치는,
    상기 온도센서에 의해 설정된 기온에 따라 상기 히터를 동작시키거나 멈추도록 작동하는 자동 모드, 사용자의 선택에 의해 상기 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터의 동작을 정지시키는 오프 모드 및 사용자의 선택에 의해 상기 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터를 동작시키는 온 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구성된 3단 스위치로 구성되는 연료필터 히팅 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서모스탯의 상태를 절연상태에서 상기 마이크로프로세서로 전달하도록 상기 마이크로프로세서와 상기 서모스탯 사이에 연결하는 포토커플러를 더 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분압저항에 의해 입력된 전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 배터리로부터 입력되는 전압을 인지하기 위한 A/D 변환부를 더 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 히터와 상기 제어부 간을 절연시키기 위해 상기 히터와 상기 제어부 간에 연결된 절연회로를 더 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부와 통신 가능한 원격제어기를 더 포함하고,
    상기 원격제어기는,
    상기 히터가 가동 중임을 표시하며, 온 모드 운전 시 경과한 시간정보를 표시하고, 자동 모드 시 연료필터의 온도를 검출하여 연료필터의 상태를 표시하고 가열이 완료되었음 및 배터리의 과방전을 표시하는 표시부;
    가열이 완료되었음을 알리는 알람 및 배터리가 과방전되었음을 알리는 알람을 출력하는 스피커;
    온 모드 오프 모드 및 자동 모드를 제어하기 위한 온, 오프, 오토 선택 스위치로 구성된 입력부;
    상기 표시부, 상기 스피커 및 상기 입력부와 연결되며 상기 제어부와 통신하여 상기 표시부, 상기 스피커 및 상기 입력부로부터 출력되는 신호를 전송하고 상기 제어부로부터 정보를 받아 출력을 제어하는 원격제어부를 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치.
  12. 연료필터의 주변에 구성되며 주변의 온도에 따라 차량에 시동이 걸리기 전의 시점에 상기 연료필터에 열을 일정시간 동안 가하도록 구성된 히터; 상기 히터에 연결되어 상기 히터의 온도를 감지하여 상기 히터가 과열되는 것을 방지하는 서모스탯; 및 타이머를 포함하며 상기 서모스탯의 온 오프를 감지하여 상기 히터가 일정시간 동안 구동되도록 제어하며, 상기 서모스탯의 동작상태를 감지하여 일정 온도 이상인 것으로 판단되면, 상기 히터로 유입되는 전기를 차단하여 상기 히터의 동작을 정지시키는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는, 키스위치에 애노드가 접속되는 제 1 다이오드(D1)와, 제 1 다이오드(D1)의 캐소드에 일단이 접속되고 타단은 배터리의 - 단자에 접속되는 커패시터(C1)와, 상기 커패시터(C1)와 병렬을 이루며 입력단에 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드가 접속되고 그라운드는 접지되어 배터리로부터 입력되는 전원의 전압을 일정하게 유지하는 정전압회로(112)와, 상기 정전압회로(112)의 출력단에서 분기되어 마이크로프로세서로 구동전원을 공급하도록 일단이 접지되고 양극이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되는 커패시터(C2)와, 상기 커패시터(C2)와 병렬을 이루며 일단이 상기 정전압회로(112)의 출력단에 접속되어 배터리로부터 입력되는 전압을 분압하는 분압저항(R1)과, 상기 분압저항(R1)의 타단에 애노드가 접속되고 캐소드는 접지되는 제 1 발광다이오드(LED1)를 포함하여 구성되어, 차량 키스위치 신호가 입력되는 경우에 상기 차량의 배터리로부터 공급되는 전기에 의해 동작하며, 상기 키스위치 신호에 의해 전기가 공급되면 동작스위치가 온 상태일 경우 상기 배터리로부터 공급되는 전압을 상기 제어부가 사용하는 전압에 맞도록 강압시켜 출력하는 전원회로; 상기 전원회로의 전원 출력단에 일단이 접속되고 타단은 동작스위치(SW1)와 마이크로프로세서에 병렬로 접속되는제 1 저항(R2)과, 상기 마이크로프로세서의 일 출력단에 접속되는 제 2 저항(R3)과, 제 2 저항(R3)에 직렬로 접속되는 제 2 발광다이오드(LED2)를 포함하여 사용자의 스위치 동작에 따라 마이크로프로세서로 구동전원을 인가함과 동시에 제 2 발광다이오드(LED2)의 점등에 의해 동작상태를 표시하는 동작표시회로; 상기 전원회로의 동작에 의해 구동되며, 릴레이 회로를 구동해 배터리의 전기가 상기 히터로 공급되도록 제어하는 마이크로프로세서; 상기 마이크로프로세서의 제어에 의해 배터리의 전원을 서모스탯을 경유하여 히터로 공급하는 릴레이회로; 상기 마이크로프로세서의 입력단에 접속되어 구동전원을 공급하는 바이어스저항(R5)과 상기 바이어스저항(R5)과 상기 마이크로프로세서의 접속단에서 병렬로 분기되어 일단이 접속되고 타단은 접지되는 서모스탯을 구비하여 상기 제어부를 포함하는 기판에 실장된 서미스터에서 발생하는 전압강하량을 온도 변화량으로 변환하는 온도센서; 및 상기 마이크로프로세서와 상기 히터 사이에 지정된 전류보다 많은 전류가 흐르면 끊어지도록 구성된 퓨즈;를 포함하는 것인 연료필터 히팅 장치의 연료필터 히팅방법에 있어서,
    차량 키스위치 신호가 입력되고 상기 히터가 온 상태이면 타이머를 초기화시키는 단계;
    타이머의 일정 시간을 설정하는 단계;
    상기 제어부와 상기 서모스탯을 연결하는 릴레이를 온 시켜 상기 히터에 전원을 인가하는 단계;
    상기 일정 시간이 경과하였는지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계에서의 판단결과 상기 일정 시간이 경과한 것으로 판단되면, 상기 릴레이 및 상기 타이머의 동작을 중지시키는 단계를 포함하는 것인 연료필터 히팅 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 타이머를 초기화시키는 단계 이후,
    디바운스(debounce)를 이용하여 채터링(chattering)을 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 연료필터 히팅 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동작스위치가 3단 스위치로 구성되어, 동작스위치의 스위칭에 따라, 자동 모드 온도센서에 의해 설정된 기온에 따라 상기 히터를 동작시키거나 멈추도록 작동하는 자동 모드, 사용자의 선택에 의해 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터의 동작을 정지시키는 오프 모드 및 사용자의 선택에 의해 상기 마이크로프로세서를 제어해 상기 히터를 동작시키는 온 모드로 구분하는 단계;
    상기 모드 상태를 저장하는 단계;
    온 모드인 경우 설정된 타이머 시간동안 히터를 동작시키는 단계;
    오프 모드인 경우 오프 상태로 대기하는 단계; 및
    자동 모드인 경우 제어부 주변의 온도를 감지하여 영하로 감지되면 설정된 타이머 시간동안 히터를 동작시키고 영상으로 감지되면 대기하는 단계를 포함하는 것인 연료필터 히팅 방법.
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