KR101724462B1 - 마일드 하이브리드 차량의 엔진 냉각 시스템 및 방법 - Google Patents

마일드 하이브리드 차량의 엔진 냉각 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 다수의 연소실을 포함하는 엔진; 상기 엔진을 시동시키고 엔진이 시동된 상태에서 선택적으로 발전기로 작동하여 전기 에너지를 생성하는 시동 발전기; 상기 엔진의 구동력을 변속기로 선택적으로 전달하는 클러치; 차량의 주행 정보를 감지하는 주행 정보 검출부; 상기 연소실을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각 라인; 상기 냉각 라인에 구비되어 냉각수를 일시적으로 저장하는 축열조; 및 상기 주행 정보 검출부에서 검출된 차량의 주행 정보에 따라 상기 축열조에 유입되는 냉각수량 및 상기 축열조에서 배출되는 냉각수량을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

마일드 하이브리드 차량의 엔진 냉각 시스템 및 방법 {ENGINE COOLING SYSTEM OF MILD HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 마일드 하이브리드 차량의 엔진 냉각 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량이 타력 주행 중일 때, 축열 장치를 통해 연소실의 온도를 일정하게 유지함으로써, 엔진의 연소 안정성을 확보할 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 엔진 냉각 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 다양한 형태의 친환경 차량이 개발되어 운행되고 있다.
마일드 하이브리드 차량은 엔진의 시동과 동력을 보조하기 위해 ISG(integrated starter and generator)를 장착하고, 변속기로는 DCT(Double Clutch Transmission) 혹은 AMT(Automated Manual Transmission) 중 어느 하나가 적용된다.
일반적인, 마일드 하이브리드 차량은 차량이 타력 주행 중일 때, 엔진 동작을 정지시키고, 변속기의 결합을 해제하여 연비를 극대화시킨다.
그러나 마일드 하이브리드 차량이 타력 주행 중일 때, 엔진에서 연료가 분사되지 않기 때문에, 연소실의 온도가 낮아진다. 연소실의 온도가 낮아진 후, 차량의 엔진이 동작하기 시작하면 연소실의 온도가 낮기 때문에 연소 안정성을 확보하기 어려운 문제가 발생한다.
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.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마일드 하이브리드 차량이 타력 주행 이후 엔진이 동작할 때, 연소실의 온도를 일정하게 유지하여 연소 안정성을 확보할 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 다수의 연소실을 포함하는 엔진; 상기 엔진을 시동시키고 엔진이 시동된 상태에서 선택적으로 발전기로 작동하여 전기 에너지를 생성하는 시동 발전기; 상기 엔진의 구동력을 변속기로 선택적으로 전달하는 클러치; 차량의 주행 정보를 감지하는 주행 정보 검출부; 상기 연소실을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각 라인; 상기 냉각 라인에 구비되어 냉각수를 일시적으로 저장하는 축열조; 및 상기 주행 정보 검출부에서 검출된 차량의 주행 정보에 따라 상기 축열조에 유입되는 냉각수량 및 상기 축열조에서 배출되는 냉각수량을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 축열조로 유입되는 냉각수량을 조절하는 입구 밸브; 및 상기 축열조에서 배출되는 냉각수량을 조절하는 출구 밸브;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입구 밸브 및 상기 출구 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수온이 기준 온도 이상이면, 상기 입구 밸브를 개방하여 상기 축열조로 냉각수를 저장할 수 있다.
상기 제어부는 상기 주행 정보 검출부에서 검출된 주행 정보로부터 차량이 타력 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 연소실로 분사되는 연료를 차단하고 상기 클러치의 결합을 해제하며, 상기 출구 밸브를 개방하여 상기 축열조에 저장된 냉각수를 상기 엔진으로 공급할 수 있다.
상기 제어부는 차량의 타력 주행 시간에 따라 상기 축열조에서 상기 엔진으로 공급되는 냉각수량을 단계적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 마일드 하이브리드 차량의 냉각 방법은 엔진이 동작하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 엔진을 냉각시키는 냉각수 온도와 기준 온도를 비교하는 단계; 냉각수 온도가 기준 온도보다 높으면, 냉각수의 일부를 축열조에 임시 저장하는 단계;를 포함할 수 있다.
차량이 타력 주행 중인지 여부를 판단하는 단계; 및 차량이 타력 주행 중이면, 상기 축열조에 임시 저장된 냉각수를 상기 엔진으로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
차량의 타력 주행 시간에 따라 상기 축열조에서 상기 엔진으로 공급되는 냉각수량을 단계적으로 조절할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템 및 방법에 의하면, 엔진을 냉각시키는 냉각수가 흐르는 냉각 라인에 냉각수를 일시적으로 저장하는 축열조(heat storage)를 구비함으로써, 연소실의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 마일드 하이브리드 차량이 타력 주행 중일 때, 축열조에 저장된 냉각수가 배출되는 양을 타력 주행 시간에 따라 조절함으로써, 연소실의 온도를 정확하게 유지할 수 있다.
이와 같이, 연소실의 온도를 일정하게 유지함으로써, 타력 주행 이후, 엔진의 동작할 때, 연소 안정성을 확보할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 주행 구간을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 방법을 도시한 순서도이다.
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 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 마일드 하이브리드 차량의 냉각 시스템은 엔진(20)과 시동 발전기(24), 상기 엔진(20)의 구동력을 변속기(32)를 통해 구동휠로 전달하는 클러치(30), 차량의 주행 정보를 감지하는 주행 정보 검출부(10), 상기 엔진(20)을 냉각시키는 냉각 시스템, 및 상기 주행 정보 검출부(10)에서 감지된 주행 정보에 따라 상기 엔진(20), 시동 발전기(24), 클러치(30), 냉각 시스템을 제어하는 제어부(60)를 포함한다.
상기 엔진(20)의 내부에는 다수의 연소실(22)이 구비되고, 상기 연소실(22) 내부로 유입된 연료의 연소에 의해 차량이 주행할 수 있는 구동력이 발생한다.
상기 엔진(20)에는 시동 발전기(24)가 구비되는데, 상기 시동 발전기(24)는 상기 엔진(20)을 시동시키고, 엔진(20)이 시동된 상태에서 선택적으로 발전기로 작동하여 전기 에너지를 생성한다. 상기 시동 발전기(24)에서 생성된 전기 에너지는 배터리(26)에 저장된다. 상기 시동 발전기(24)는 HSG(hybrid starter and generator) 또는 ISG(integrated starter and generator)라고 호칭되기도 한다.
상기 냉각 시스템은 상기 엔진(20)을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각 라인(40)과, 상기 냉각 라인(40)을 흐르는 냉각수를 순환시키는 워터 펌프(42), 상기 냉각 라인(40)을 흐르는 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(44), 및 상기 냉각 라인(40)에 구비되어 냉각수를 일시적으로 저장하는 축열조(50)를 포함한다.
상기 축열조(50)에는 상기 축열조(50)로 유입되는 냉각수량을 조절하는 입구 밸브(52)와, 상기 축열조(50)에서 배출되는 냉각수량을 조절하는 출구 밸브(54)가 구비된다. 상기 제어부(60)는 상기 입구 밸브(52)와 상기 출구 밸브(54)의 개도량을 조절하여 상기 축열조(50)에 저장되는 냉각수량을 조절한다.
상기 주행 정보 검출부(10)는 차량의 주행 정보를 감지하고, 감지된 주행 정보는 상기 제어부(60)로 제공된다. 예를 들면, 상기 주행 정보 검출부(10)는 브레이크 페달 센서(BPS: brake pedal sensor), 클러치(30) 페달 센서, 가속 페달 센서(APS: acceleration pedal sensor), 차속 센서, 기울기 센서, 및 냉각수온 센서를 포함할 수 있다.
상기 주행 정보 검출부(10)를 통해 상기 엔진(20)의 동작 여부, 차량의 가속 또는 감속 여부, 차량의 타력 주행 여부 등을 판단할 수 있다.
상기 제어부(60)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.
상기 제어부(60)는 상기 주행 정보 검출부(10)에서 검출된 주행 정보를 기초로 상기 엔진(20), 시동 발전기(24), 및 냉각 시스템을 제어한다.
구체적으로, 상기 제어부(60)는 상기 주행 정보 검출부(10)를 통해 검출된 주행 정보를 기초로 상기 엔진(20)이 동작 중이고, 냉각수 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 입구 밸브(52)를 개방하고 상기 출구 밸브(54)를 차단하여 상기 축열조(50)에 냉각수를 저장한다.
상기 제어부(60)는 상기 주행 정보 검출부(10)를 통해 검출된 주행 정보를 기초로 차량이 타력 주행 중인지 여부를 판단한다. 상기 제어부(60)는 가속 페달 센서의 신호가 감지되지 않고 브레이크 페달 센서 및 클러치(30) 페달 신호가 입력되지 않으면 차량이 타력 주행 중인 것으로 판단할 수 있다. 또는, 차량이 내리막 경사로를 주행 중이면 차량이 타력 주행 중인 것으로 판단할 수 있다. 또는, 현재 차속이 증가하지 않고 차량이 감소하면 차량이 타력 주행 중인 것으로 판단할 수 있다(도 3 참조).
만약, 차량이 타력 주행 중이면, 상기 제어부(60)는 상기 연소실(22)로 분사되는 연료를 차단하여 엔진(20)의 동작을 정지시키고 상기 클러치(30)의 결합을 해제한다. 그리고 상기 제어부(60)는 상기 입구 밸브(52)를 차단하고 상기 출구 밸브(54)를 개방하여 상기 축열조(50)에 저장된 냉각수를 상기 냉각 라인(40)으로 공급한다.
이때, 상기 축열조(50)에서 상기 냉각 라인(40)으로 공급되는 냉각수량은 타력 주행 시간에 따라 단계적으로 조절된다. 타력 주행 시간은 상기 엔진(20)의 동작이 정지되고 상기 클러치(30)의 결합이 해제된 시점부터 타력 주행이 유지되는 시간으로부터 결정될 수 있다.
예를 들면, 타력 주행 시간이 제1 설정 시간보다 작으면, 상기 제어부(60)는 제1 냉각수량을 상기 냉각 라인(40)으로 공급한다. 타력 주행 시간이 제1 설정 시간보다 크고 제2 설정 시간보다 작으면, 상기 제어부(60)는 제2 냉각수량을 상기 냉각 라인(40)으로 공급한다. 타력 주행 시간이 제2 설정 시간보다 크고 제3 설정 시간보다 작으면, 상기 제어부(60)는 제3 냉각수량을 상기 냉각 라인(40)으로 공급한다. 그리고 타력 주행 시간이 제3 설정 시간보다 크면, 상기 제어부(60)는 제4 냉각수량을 상기 냉각 라인(40)으로 공급한다.
여기서, 제3 설정 시간은 제2 설정 시간 보다 크고, 제2 설정 시간은 제1 설정 시간보다 크다. 그리고 제4 냉각수량은 제3 냉각수량보다 크고, 제3 냉각수량은 제2 냉각수량보다 크며, 제2 냉각수량은 제1 냉각수량보다 크다.
이와 같이, 타력 주행 시간에 따라, 상기 축열조(50)에서 상기 냉각 라인(40)으로 공급되는 냉각수량을 단계적으로 조절하기 때문에, 상기 연소실(22)의 온도를 정확히 일정하게 유지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 냉각 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 상기 제어부(60)는 상기 주행 정보 검출부(10)를 통해 감지된 주행 정보를 기초로 상기 엔진(20)이 동작하는지 여부를 판단한다(S10).
상기 제어부(60)는 상기 엔진(20)을 냉각시키는 냉각수 온도와 기준 온도를 비교한다(S20).
만약, 상기 엔진(20)이 동작 중이고 냉각수 온도가 기준 온도보다 높으면, 상기 제어부(60)는 상기 입구 밸브(52)를 개방하고 상기 출구 밸브(54)를 차단하여 상기 엔진(20)을 냉각시켜 온도가 높아진 냉각수를 상기 축열조(50)에 일시적으로 저장한다(S30).
상기 제어부(60)는 상기 주행 정보 검출부(10)를 통해 감지된 주행 정보를 기초로 차량이 타력 주행 중인지 여부를 판단한다(S40).
만약, 차량이 타력 주행 중이면, 상기 제어부(60)는 상기 입구 밸브(52)를 차단하고 상기 출구 밸브(54)를 개방하여 상기 축열조(50)에 저장된 상대적으로 고온의 냉각수를 상기 냉각 라인(40)으로 공급한다. 이와 같이, 상대적으로 고온의 냉각수를 상기 냉각 라인(40)으로 공급하면, 타력 주행에 의해 상기 엔진(20)의 동작이 중단되어 연소실(22)의 온도를 높일 수 있다.
상기 제어부(60)는 상기 주행 정보 검출부(10)를 통해 감지된 주행 정보를 기초로 타력 주행 시간을 산출한다(S50).
상기 제어부(60)는 타력 주행 시간에 따라 상기 축열조(50)에서 상기 냉각 라인(40)으로 공급되는 냉각수량을 단계적으로 조절한다(S60). 즉, 타력 주행 시간이 길수록 상기 축열조(50)에서 상기 냉각 라인(40)으로 공급되는 냉각수량을 단계적으로 증가시킨다. 이와 같이, 타력 주행 시간이 길수록 상대적으로 고온의 냉각수가 상기 냉각 라인(40)으로 많은 양이 공급되고, 타력 주행 시간이 짧을수록 상대적으로 고온의 냉각수가 상기 냉각 라인(40)으로 적은 양이 공급되기 때문에, 상기 연소실(22)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 그리고 상기 연소실(22)의 온도가 일정하게 유지되기 때문에, 타력 주행이 종료되고 상기 엔진(20)이 동작할 때, 엔진(20)의 연소 안정성을 확보할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 주행 정보 검출부
20: 엔진
22: 연소실
24: 시동 발전기
26: 배터리
30: 클러치
32: 변속기
40: 냉각 라인
42: 워터 펌프
44: 라디에이터
50: 축열조
52: 입구 밸브
54: 출구 밸브
60: 제어부

Claims (8)

  1. 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 다수의 연소실을 포함하는 엔진;
    상기 엔진을 시동시키고 엔진이 시동된 상태에서 선택적으로 발전기로 작동하여 전기 에너지를 생성하는 시동 발전기;
    상기 엔진의 구동력을 변속기로 선택적으로 전달하는 클러치;
    차량의 주행 정보를 감지하는 주행 정보 검출부;
    상기 연소실을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각 라인;
    상기 냉각 라인에 구비되어 냉각수를 일시적으로 저장하는 축열조;
    상기 축열조로 유입되는 냉각수량을 조절하는 입구 밸브;
    상기 축열조에서 배출되는 냉각수량을 조절하는 출구 밸브; 및
    상기 주행 정보 검출부에서 검출된 차량의 주행 정보에 따라 상기 입구 밸브 및 상기 출구 밸브의 개도량 제어를 통해 상기 축열조에 유입되는 냉각수량 및 상기 축열조에서 배출되는 냉각수량을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수온이 기준 온도 이상이면, 상기 입구 밸브를 개방하여 상기 축열조로 냉각수를 저장하고,
    상기 주행 정보 검출부에서 검출된 주행 정보로부터 차량이 타력 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 연소실로 분사되는 연료를 차단하고 상기 클러치의 결합을 해제하며, 상기 출구 밸브를 개방하여 상기 축열조에 저장된 냉각수를 상기 엔진으로 공급하는 차량의 냉각 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    차량의 타력 주행 시간에 따라 상기 축열조에서 상기 엔진으로 공급되는 냉각수량을 단계적으로 조절하는 차량의 냉각 시스템.
  6. 엔진이 동작하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 엔진을 냉각시키는 냉각수 온도와 기준 온도를 비교하는 단계;
    냉각수 온도가 기준 온도보다 높으면, 냉각수의 일부를 축열조에 임시 저장하는 단계;
    차량이 타력 주행 중인지 여부를 판단하는 단계; 및
    차량이 타력 주행 중이면, 상기 축열조에 임시 저장된 냉각수를 상기 엔진으로 공급하는 단계;
    를 포함하는 차량의 냉각 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    차량의 타력 주행 시간에 따라 상기 축열조에서 상기 엔진으로 공급되는 냉각수량을 단계적으로 조절하는 차량의 냉각 방법.
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