KR101724504B1 - 차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법 Download PDF

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김영준
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Abstract

본 발명은 차량용 쿨링팬 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 동절기에 팬모터를 구속하여 모터 소손을 방지할 수 있는 차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 장치는 차량의 엔진룸에 설치되는 쿨링팬, 상기 쿨링팬과 연결되어 상기 쿨링팬을 구동시키는 팬모터, 및 상기 쿨링팬을 제어하기 위한 작동 신호를 생성하여 상기 팬모터에 제공하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 차량의 시동 온(ON) 시 시동 오프 시간 및 흡기온이 판단 기준 조건에 만족하면, 측정 시간 동안의 에어컨 냉매 압력의 변화율에 따라 팬모터를 구속시키고, 차량의 시동 오프(OFF) 시 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 확인한다.

Description

차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR COOLING FAN OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 쿨링팬 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 동절기에 팬모터를 구속하여 모터 소손을 방지할 수 있는 차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 엔진에 열이 많이 발생하는데 적정 온도 이상으로 올라가면 폭발의 위험이 있으므로, 냉각을 위하여 엔진 주변에 냉각수를 순환시킴으로써 온도를 낮춘다. 가열된 냉각수는 라디에이터에서 발열시키며, 라디에이터의 방열효과를 높이기 위하여 차량의 엔진룸에 쿨링팬을 설치한다.
이러한 쿨링팬은 냉각수의 온도를 적정한 조건으로 유지시켜 엔진의 과열을 방지하고, 엔진의 성능이 최적으로 발휘될 수 있도록 한다. 쿨링팬은 주로 모터에 의해 구동된다.
혹한 지역에서는 쿨링팬 내 수분 또는 눈이 유입되어 쿨링팬 빙결이 종종 발생한다. 이에 쿨링팬 빙결 시에는 쿨링팬 온(ON) 조건에서도 작동되지 않는다.
혹한 지역에서는 일반적으로 쿨링팬이 작동되지 않으나, 안개 또는 서리 제거 등으로 인하여 운전자가 디프로스트(Defrost) 버튼을 누르면 에어컨이 작동하게 되며 이에 따라 에어컨 냉매 압력이 조금씩 상승하게 된다. 에어컨 냉매 압력이 일정 이상이 되면 쿨링팬이 작동해야 하는 영역에 도달하게 되나, 쿨링팬 빙결로 인한 모터 구속으로 쿨링팬이 작동되지 않는다. 또한, 구속 시간이 길어지면 모터가 소손되거나 최악의 경우 엔진룸에 화재가 발생하는 문제가 발생하였다.
외기온 센서가 있는 경우에는 영하의 온도에서 쿨링팬을 미작동시키는 것이 가능하였다. 그러나, 외기온 센서가 장착되지 않은 차량에서는 외부 온도를 체크할 수 없으므로 영하의 온도에서 쿨링팬을 미작동하도록 제어할 수가 없었다. 또한, 종래의 경우에는 일정 조건이 되면 쿨링팬이 작동되어 쿨링팬이 빙결되어 모터 소손이 발생하게 된다. 이러한 모터 소손은 엔진 과열로 인한 오버히트까지 발생시켜 수리비가 많이 발생된다.
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 발명의 실시 예는 흡기온을 기반으로 동절기인지를 판단하며, 에어컨 냉매 압력의 변화율에 따라 팬모터를 구속시킬 수 있는 차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 시동 오프 상태에서 팬모터의 상태를 판단할 수 있는 차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 차량의 엔진룸에 설치되는 쿨링팬; 상기 쿨링팬과 연결되어 상기 쿨링팬을 구동시키는 팬모터; 및 상기 쿨링팬을 제어하기 위한 작동 신호를 생성하여 상기 팬모터에 제공하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 차량의 시동 온(ON) 시 시동 오프 시간 및 흡기온이 판단 기준 조건에 만족하면, 측정 시간 동안의 에어컨 냉매 압력의 변화율에 따라 팬모터를 구속시키고, 차량의 시동 오프(OFF) 시 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 확인하는 차량용 쿨링팬 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 제1 측정 시간 동안 에어컨 냉매 압력의 제1 변화율을 확인하고, 제2 측정 시간 동안 상기 작동 신호를 기반으로 쿨링팬을 작동시켜 에어컨 냉매 압력의 제2 변화율을 확인하며, 상기 제1 변화율과 상기 제2 변화율을 기반으로 대비값을 연산하고, 상기 대비값이 판정 기준 이하인 상태로 상기 대비값이 판정 기준 이하가 되는 시점부터 지속 시간이 유지되지 않을 경우에 팬모터를 구속시킬 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 차량의 시동이 온되면 시동 오프되었던 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하는지 판단하여 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하면 흡기온을 확인하고, 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하는지를 판단하여 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 운행 정보가 설정 조건에 만족할 경우에 팬모터의 구속 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 컴프레서가 작동 중인지 판단하고, 상기 컴프레서가 작동 중이면 차속이 0인지 판단하며, 상기 차속이 0이면 팬모터의 구속 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하지 않으면 상기 시동 오프 시 판단한 팬모터의 상태를 확인하고, 상기 팬모터의 상태가 구속이면 팬모터를 작동시키지 않고, 상기 팬모터의 상태가 정상이면 팬모터를 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 차량의 시동이 오프되면 지연 시간 후 쿨링팬을 작동시키기 위한 작동 신호를 기반으로 유지 시간 동안 쿨링팬을 작동시키며, 상기 유지 시간 중 판정 시점에 상기 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 확인할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 전장 부하의 온오프 여부를 확인하고, 상기 전장 부하가 온이면 상기 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하인지를 판단하고, 상기 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하이면 상기 팬모터의 상태를 구속으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 전장 부하가 오프이면 상기 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하인지를 판단하고, 상기 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하이면 상기 팬모터의 상태를 구속으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 차량용 쿨링팬 제어 장치는 흡기온을 측정하는 흡기온 측정부; 냉각수 온도를 측정하는 수온 측정부; 차속을 측정하는 속도 측정부; 에어컨의 냉매 압력을 측정하는 압력 측정부; 및 상기 배터리 전류를 측정하는 전류 측정부를 중 적어도 하나를 포함하는 상태 검출기를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 차량의 시동 온 시 시동이 오프되었던 시동 오프 시간을 확인하고, 상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하는지 판단하는 단계; 상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하면 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 측정 시간 동안의 에어컨 냉매 압력의 변화율에 따라 팬모터를 구속시키는 단계; 및 차량의 시동 오프 시 전장 부하의 온오프 여부 및 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 차량용 쿨링팬 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 동절기에 에어컨 냉매 압력의 변화율에 따라 팬모터를 구속시킬 수 있으므로 팬모터 소손을 방지할 수 있다.
또한, 시동 오프 상태에서 팬모터를 작동시켜 팬모터 및 쿨링팬에 잔존하는 수분을 제거할 수 있으므로 빙결을 예방할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 에어컨 스위치가 오프일 때 제어하는 방법을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 구속 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 구속 검출 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 제1 변화율 및 제2 변화율을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 다른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 시동 오프 시 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 다른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 시동 오프 시 제어 방법을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 배터리 전류와 기준 전류를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쿨링팬의 상태에 따른 배터리 전류를 나타낸 예시도이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 쿨링팬 제어 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량용 쿨링팬 제어 장치(50)는 상태 검출기(100), 제어기(110), 에어컨 스위치(120), 컴프레서(Compressor, 125), 릴레이(Relay, 130), 커넥터(Connector, 140), 블로워 어셈블리(Blower Assembly, 150) 및 쿨링팬(Cooling-Fan, 160)을 포함한다.
상태 검출기(100)는 쿨링팬(130)을 제어하기 위해 필요한 정보를 검출한다. 이러한 상태 검출기(100)는 흡기온 측정부(101), 속도 측정부(103), 압력 측정부(105), 수온 측정부(107) 및 전류 측정부(109)를 포함한다.
흡기온 측정부(101)는 차량의 내부로 유입되는 공기의 온도인 흡기온을 측정하여 제어기(110)로 제공한다.
속도 측정부(103)는 차량의 속도인 차속을 측정하고, 측정한 차속을 제어기(110)로 제공한다.
압력 측정부(105)는 에어컨의 냉매에 대한 압력을 측정하여 제어기(110)로 제공한다.
수온 측정부(107)는 엔진의 냉각수 온도를 측정하고, 측정한 냉각수 온도를 제어기(110) 제공한다.
전류 측정부(109)는 배터리에 남아있는 전류인 배터리 전류를 측정한다. 전류 측정부(109)는 측정한 배터리 전류를 제어기(110)에 제공한다.
제어기(110)는 쿨링팬(160)을 작동시키거나 중지시키기 위해 차량용 쿨링팬 제어 장치(50)의 구성 요소인 상태 검출기(100), 에어컨 스위치(120), 컴프레서(125), 릴레이(130), 커넥터(140), 블로워 어셈블리(150) 및 쿨링팬(160) 중 적어도 하나를 제어한다.
제어기(110)는 시동이 온(ON)되면 시동이 오프(OFF)되었던 시동 오프 시간을 확인한다. 제어기(110)는 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하고, 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 측정 시간 동안 에어컨 냉매 압력의 변화율을 확인한다. 제어기(110)는 에어컨 냉매 압력의 변화율에 따라 팬모터(157)를 구속시키거나 정상으로 작동하도록 제어한다.
제어기(110)는 차량에서 시동이 오프되면 쿨링팬(160)을 작동시키고 일정 시간이 지난 후에 전류 측정부(109)로부터 배터리 전류를 제공받아 확인하고, 배터리 전류 및 전장 부하의 온오프 여부를 기반으로 팬모터(157)의 상태를 판단한다. 즉, 제어기(110)는 배터리 전류 및 전장 부하의 온오프 여부를 기반으로 팬모터(157)의 상태가 구속인지 정상인지를 판단할 수 있다. 여기서, 전장 부하는 헤드램프, 블랙박스 등 차량이 시동 오프될 경우에도 구동되는 부품을 나타낼 수 있다.
이러한 목적을 위하여 제어기(110)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.
릴레이(130)는 제어기(110)의 제어에 따라 작동 신호를 커넥터(140)로 제공한다.
커넥터(140)는 릴레이(130)부터 작동 신호를 수신하여 팬모터(157)를 구동시킨다. 이를 위해 커넥터(140)는 고속 연결부(143), 저속 연결부(146) 및 그라운드 연결부(149)를 포함한다. 고속 연결부(143)는 팬모터(157)와 직접 연결되며, 저속 연결부(146)는 레지스터(153)를 통해 팬모터(157)와 연결된다. 그라운드 연결부(149)는 팬모터(157) 및 그라운드와 연결된다. 여기서, 고속 연결부(143), 저속 연결부(146) 및 그라운드 연결부(149)는 스위치로 구성될 수도 있다.
커넥터(140)는 릴레이(130)로부터 저속 작동 신호가 수신되면 저속 연결부(146)를 통해 레지스터(153)를 통과하여 팬모터(157)를 구동시킨다. 그리고 커넥터(140)는 릴레이(130)로부터 고속 작동 신호가 수신되면 고속 연결부(143)를 통해 팬모터(157)를 구동시킨다.
블로워 어셈블리(150)는 팬모터(157)와 레지스터(153)를 포함한다.
팬모터(157)는 쿨링팬(160)에 포함된 블레이드를 회전시켜 쿨링팬(160)을 작동시킨다.
레지스터(153)는 팬모터(157)의 속도를 조절한다. 즉, 레지스터(153)의 저항값이 커질수록 팬모터(157)의 속도는 저속으로 구동된다.
쿨링팬(160)은 블로워 어셈블리(150)에 포함된 팬모터(157)에 의해 구동된다. 이러한 쿨링팬(160)은 제어기(110)의 제어에 따라 냉각수의 온도가 기준 온도 이상이 되면 엔진의 오버히팅을 방지하기 위해 구동될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 차량에서 쿨링팬(160)을 제어하는 방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 제어기(110)는 시동이 온(on)되는지를 확인한다(S210). 이때, 제어기(110)는 이그니션(ignition) 검출부(도시하지 않음)로부터 시동 온(on)의 신호를 수신하여 시동이 온(on)되는지를 확인할 수 있다.
제어기(110)는 시동이 오프되었던 시동 오프 시간을 확인한다(S215). 즉, 제어기(110)는 시동이 온되기 이전에 시동이 오프되었던 시간을 카운터하여 시동 오프 시간을 확인할 수 있다.
제어기(110)는 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하는지를 판단한다(S220). 이때, 판단 가능 시간은 차량이 야간에 주차된 것을 판단하기 위해 기준이 되는 시간을 나타낼 수 있으며, 작업자에 의해 설정되거나, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다. 예를 들어, 판단 가능 시간은 6시간일 수 있다.
이렇게 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하는지를 판단하는 이유는 차량이 야간에 주차되었다는 것을 확인하기 위함이다. 이렇게 차량이 야간에 주차될 경우에는 흡기온이 외기온과 동일하다고 가정할 수 있기 때문에 외기온 센서가 없어도 흡기온을 이용하여 팬모터(157)의 소손을 방지할 수 있다.
제어기(110)는 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하면 흡기온을 확인한다(S225). 이때, 흡기온은 차량의 시동이 오프되었을 때 흡기온 측정부(101)를 통해 측정된 온도일 수 있다.
제어기(110)는 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하는지를 판단한다(S230). 즉, 제어기(110)는 흡기온이 최고 온도 이하이며, 최저 온도 이상인지를 판단할 수 있다. 여기서, 최고 온도와 최저 온도는 쿨링팬(160)이 빙결될 수 있는 온도를 판단하기 위해 기준이 되는 온도를 나타내며, 작업자에 의해 설정되거나, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다. 예를 들어, 최고 온도는 7℃일 수 있으며, 최저 온도는 -10℃일 수 있다.
제어기(110)는 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 컴프레서(125)가 작동하는지를 판단한다(S235). 즉, 제어기(110)는 흡기온이 최저 온도 이상이고, 최고 온도 이하이면 컴프레서(125)가 온인지 오프인지를 판단할 수 있다.
제어기(110)는 컴프레서(125)가 작동 중이면 차속이 0인지를 판단한다(S240). 즉, 제어기(110)는 컴프레서(125)가 작동 중이면, 속도 측정부(103)로부터 제공받은 차속을 확인한다. 제어기(110)는 차속이 0인지를 판단하여 차량이 아이들(idle) 상태인지를 판단한다. 이렇게 차량이 아이들 상태인지 판단하는 이유는 차량이 주행할 경우에 에어컨 냉매 압력이 주행에 의한 바람 및 쿨링팬(160)에 의한 바람에 의해 변동될 수 있으므로 이를 방지하기 위함이다.
그리고 제어기(110)는 차속이 0이면 쿨링팬(160)을 작동시키기 위한 작동 신호를 생성한다. 이때, 작동 신호는 쿨링팬(160)을 저속을 작동시키기 위한 저속 작동 신호일 수 있다.
제어기(110)는 팬모터(157)를 구속할 것인지 정상으로 작동시킬 지에 대한 구속 검출을 수행한다(S245). 이러한 쿨링팬 구속 검출 방법은 도 4 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
제어기(110)는 구속 검출 결과가 정상인지를 판단한다(S250).
제어기(110)는 구속 검출 결과가 정상이 아니면 쿨링팬(160)의 작동을 중지시킨다(S255). 즉, 제어기(110)는 구속 검출 결과가 구속이면 쿨링팬(160)의 작동을 중지시키고, 컴프레서(125)의 작동을 중지시킨다.
한편, 제어기(110)는 구속 검출 결과가 정상이면 단계 S275으로 가서 쿨링팬(160)을 작동시킨다. 이때, 정상적인 쿨링팬(160)을 제어하는 방법은 일반적으로 사용하는 쿨링팬(160)의 제어 방법과 동일하거나 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제어기(110)는 시동이 오프되는지를 확인한다(S260).
제어기는 시동이 오프되면 전장 부하의 온오프 여부 및 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 판단한다(S265). 이러한 시동 오프 시 팬모터의 상태를 판단하는 방법은 도 7 내지 도 10을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 제어기(110)는 시동 오프 시간이 판단 가능 시간 이하이면 직전 팬모터 상태를 확인한다(S270). 즉, 제어기(110)는 시동 오프 시간이 판단 가능 시간 이하이면 야간에 주차하지 않았다고 판단할 수 있으므로 이전에 시동 온하여 판단했던 팬모터(157)의 상태를 확인한다. 또한, 제어기(110)는 시동 오프 시간이 판단 가능 시간 이하이면 시동 오프 시 판단했던 팬모터(157)의 상태를 확인할 수도 있다.
제어기(110)는 직전 팬모터 상태가 정상인지를 판단한다(S275).
제어기(110)는 직전 팬모터 상태가 정상이면 팬모터(157)를 작동시켜 쿨링팬(160)을 구동시킨다(S280). 그리고 제어기(110)는 흡기온이 최고 온도를 초과하면 혹한의 날씨가 아니므로 쿨링팬(160)을 정상적으로 구동시킬 수 있다. 이후, 제어기(110)는 시동이 오프됨을 확인할 수 있다.
한편, 제어기(110)는 흡기온이 최저 온도 미만이면 컴프레서(125)를 오프시킨다(S285).
제어기(110)는 단계 S235에서 확인한 결과 컴프레서(125)가 작동 중이지 않거나, 단계 S240에서 판단한 결과 차속이 0이 아니거나, 단계 S285에서 제어기(110)가 컴프레서(125)를 오프시켰으면 에어컨 스위치(120)를 오프시킨다(S290).
제어기(110)는 냉각수 온도를 확인한다(S295). 즉, 제어기(110)는 에어컨 스위치(120)가 오프였을 때 쿨링팬(160)을 제어하기 위해 수온 측정부(107)로부터 냉각수 온도를 제공받고, 제공받은 냉각수 온도를 확인한다. 제어기(110)는 냉각수 온도가 기준 온도 이상인지를 판단한다.
제어기(110)는 냉각수 온도가 기준 온도 이상이면 쿨링팬(160)을 작동시킨다(S300). 다시 말하면, 제어기(110)는 엔진의 오버히트를 방지하기 위하여 냉각수 온도가 기준 온도 이상이면 쿨링팬(160)을 작동시켜 엔진의 온도를 낮춰줄 수 있다. 여기서, 기준 온도는 엔진에 오버히트가 발생되는 것을 판단하기 위해 기준이 되는 온도를 나타내며, 미리 설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 기준 온도(310)는 105℃일 수 있다.
즉, 제어기(110)는 작동 신호를 릴레이(130), 커넥터(140)를 통해 팬모터(157)에 제공하고, 팬모터(157)를 통해 쿨링팬(160)을 작동시킨다. 여기서, 작동 신호는 고속 작동 신호(320)일 수 있다. 이에, 쿨링팬(160)은 고속으로 작동되어 엔진의 온도를 낮출 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 구속 검출 방법을 나타낸 순서도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 구속 검출 방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 제1 변화율 및 제2 변화율을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제어기(110)는 제1 측정 시간 동안 에어컨 냉매 압력의 제1 변화율을 확인한다(S410). 여기서, 제1 측정 시간은 제어기(110)에서 릴레이(130), 커넥터(140)를 통해 팬모터(157)로 작동 신호를 전송할 때 지연되는 시간을 나타낼 수 있다. 이렇게 제어기(110)에서 작동 신호를 지연시킨 후 전송하는 이유는 릴레이(130) 및 커넥터(140) 등에 버그가 생기는 것을 방지하기 위함이다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 측정 시간(510)은 0초부터 제1 시각까지일 수 있다. 예를 들어, 제1 시각은 0.5초일 수 있다.
다시 말하면, 제어기(110)는 0초일 때 압력 측정부(105)로부터 제1 에어컨 냉매 압력을 제공받고, 제1 시각일 때 압력 측정부(105)로부터 제2 에어컨 냉매 압력을 제공받는다. 제어기(110)는 제1 에어컨 냉매 압력과 제2 에어컨 냉매 압력을 기반으로 제1 변화율을 연산한다. 여기서, 제1 변화율은 도 6에 도시된 바와 같이 기울기(610)로 표현할 수도 있다.
제어기(110)는 제2 측정 시간 동안 쿨링팬(160)을 작동시킨다(S420). 다시 말하면, 제어기(110)는 제1 시각 때 작동 신호를 릴레이(130)에 제공하고, 릴레이(130)는 작동 신호를 커넥터(140)에 제공한다. 이때, 작동 신호는 저속 작동 신호일 수 있다. 커넥터(140)의 저속 연결부(146)는 저속 작동 신호가 수신되면 레지스터(153)를 통과하여 팬모터(157)를 구동시킨다. 이에, 쿨링팬(160)은 팬모터(157)에 의해 작동될 수 있다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이 제2 측정 시간(530)은 쿨링팬(160)이 작동되는 시간을 나타낼 수 있으며 미리 설정된 값일 수 있다. 제2 측정 시간(530)은 제1 시각부터 제2 시각까지일 수 있다. 예를 들어, 제2 시각은 3.5초일 수 있다.
제어기(110)는 제2 시각이 되면 쿨링팬(160)의 작동을 중지시킨다(S430).
제어기(110)는 제2 측정 시간 동안 에어컨 냉매 압력의 제2 변화율을 확인한다(S440). 다시 말하면, 제어기(110)는 제1 시각일 때 압력 측정부(105)로부터 제3 에어컨 냉매 압력을 제공받고, 제2 시각일 때 압력 측정부(105)로부터 제4 에어컨 냉매 압력을 제공받는다. 제어기(110)는 제3 에어컨 냉매 압력과 제4 에어컨 냉매 압력을 기반으로 제2 변화율을 연산한다. 여기서, 제2 변화율은 도 6에 도시된 바와 같이 기울기(630)로 표현할 수도 있다.
제어기(110)는 총 측정 시간이 기준 시간을 초과하는지를 판단한다(S450). 즉, 제어기(110)는 제1 측정 시간과 제2 측정 시간을 더하기 연산하여 총 측정 시간을 생성하고, 총 측정 시간이 기준 시간을 초과하는지를 판단한다.
제어기(110)는 대비값이 판정 기준 이하인지를 판단한다(S460). 구체적으로, 제어기(110)는 제1 변화율 및 제2 변화율을 기반으로 대비값을 연산한다. 즉, 제어기(110)는 [수학식 1]을 통해 대비값을 연산할 수 있다.
[수학식 1]
C = B/A
여기서, C는 대비값을 나타낼 수 있으며, 상기 A는 제1 변화율을 나타내고, B는 제2 변화율을 나타낼 수 있다.
제어기(110)는 대비값이 판정 기준 이하인지를 판단한다. 여기서, 판정 기준은 팬모터(157)를 정상적으로 작동시킬 것인지, 구속시킬 것인지를 판단하기 위해 기준이 되는 값이다. 예를 들어, 판정 기준은 0.7일 수 있다.
제어기(110)는 대비값이 판정 기준 이하인 상태로 상기 대비값이 판정 기준 이하기 되는 시점부터 지속 시간이 유지되는지를 판단한다(S470). 예를 들어, 지속 시간은 2초일 수 있다.
제어기(110)는 지속 시간이 유지되면 팬모터(157)를 정상으로 판정한다(S480).
제어기(110)는 대비값이 판정 기준을 초과하거나, 지속 시간이 유지되지 않을 경우에 팬모터(157)를 구속으로 판정한다(S490).
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 다른 차량용 쿨링팬 제어 방법 중 시동 오프 시 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 제어기(110)는 시동이 오프되는지를 확인한다(S710). 이때, 제어기(110)는 이그니션 검출부로부터 시동 오프에 대한 신호를 수신하여 시동이 오프되는지를 확인할 수 있다.
한편, 제어기(110)는 시동이 오프되지 않으면 단계 S710으로 리턴하여 시동이 오프되는지를 모니터링한다.
제어기(110)는 시동이 오프되면 작동 신호를 생성한다(S720). 즉, 제어기(110)는 저속으로 쿨링팬(160)을 작동시키기 위한 저속 작동 신호를 생성한다.
제어기(110)는 작동 신호를 기반으로 쿨링팬(160)을 작동시킨다(S730). 구체적으로, 제어기(110)는 시동이 오프되면 지연 시간이 흐른 후에 저속 작동 신호를 릴레이(130)에 제공하고, 릴레이(130)는 저속 작동 신호를 커넥터(140)에 제공한다. 커넥터(140)의 저속 연결부(146)는 저속 작동 신호가 수신되면 레지스터(153)를 통과하여 팬모터(157)를 구동시킨다. 이에, 쿨링팬(160)은 팬모터(157)에 의해 작동될 수 있다. 이때, 제어기(110)는 쿨링팬(160)을 유지 시간 동안 구동시킬 수 있다.
여기서, 도 8에 도시된 바와 같이 지연 시간(810)은 시동이 오프된 직후에 쿨링팬을 작동하면 쿨링팬과 다른 부품들에 충돌이 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 지연시킨 후에 설정된 시간을 나타낼 수 있다. 지연 시간은 도 8에 도시된 바와 같이 0초부터 제1 시각까지를 나타낼 수 있으며, 제1 시각은 예를 들어 1초일 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 유지 시간(830)은 쿨링팬(160)을 작동시키기 위해 설정된 시간을 나타내며, 제1 시각부터 제2 시각까지를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제2 시각은 7초일 수 있으며, 유지 시간(830)은 6초일 수 있다.
이렇게 쿨링팬(160)을 시동 오프된 이후에 작동시키는 이유는 릴레이(130), 커넥터(140), 블로워 어셈블리(150) 및 쿨링팬(160) 등에 잔존하는 수분을 제거하기 위함이다.
제어기(110)는 배터리 전류를 확인한다(S740). 다시 말하면, 제어기(110)는 유지 시간 중 판정 시점에 전류 측정부(109)로부터 배터리 전류를 제공받아 배터리 전류를 확인한다. 여기서, 배터리 전류를 배터리의 잔류 전류일 수 있다. 그리고 판정 시점은 팬모터(157)의 상태를 판단하기 위해 설정된 시점을 나타내며, 예를 들어, 판정 시점은 6초일 수 있다. 즉, 제어기(110)는 쿨링팬(160)을 5초 동안 작동시킨 후에 배터리 전류를 확인할 수 있다.
제어기(110)는 전장 부하의 온오프 여부를 확인한다(S750). 즉, 제어기(110)는 전장 부하가 시동을 오프한 상태에서도 온인지를 확인한다. 예를 들어, 차량에는 에스코드 기능이 설정되어 있어 운전자가 시동을 오프한 상태에서도 일정 시간 동안 헤드램프가 온되는 경우가 발생한다. 이렇게 헤드램프를 작동시킬 경우에는 전류가 필요하므로 전장 부하의 온오프 여부를 확인하는 작업이 필요하다.
제어기(110)는 전장 부하가 온이면 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하인지를 판단한다(S760). 여기서, 제1 기준 전류는 전장 부하가 온인 상태에서 배터리 전류를 기반으로 팬모터(157)의 상태를 판단하기 위해 기준이 되는 전류를 나타낼 수 있다. 제1 기준 전류는 전장 부하가 온된 종류에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 헤드램프만 온된 경우에 제1 기준 전류는 -33A일 수 있다.
제어기(110)는 전장 부하가 오프이면 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하인지를 판단한다(S770). 이때, 제2 기준 전류는 전장 부하가 오프인 상태에서 배터리 전류를 기반으로 팬모터(157)의 상태를 판단하기 위해 기준이 되는 전류를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제2 기준 전류는 제1 기준 전류와 상이하며, -20A일 수 있다.
제어기(110)는 전장 부하의 온오프 여부 및 배터리의 전류에 따라 팬모터(157)의 상태를 구속으로 판단한다(S780). 다시 말하면, 제어기(110)는 단계 S760에서 판단한 결과 전장 부하가 온인 상태에서 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하이거나, 단계 S770에서 판단한 결과 전장 부하가 오프인 상태에서 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하이면 팬모터(157)의 상태를 구속으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 9를 참조하면, 제1 기준 전류 또는 제2 기준 전류는 도면 번호 920과 같이 나타낼 수 있으며, 배터리 전류가 도면 번호 940 사이에 위치할 경우 제어기(110)는 팬모터(157)의 상태를 정상으로 판단할 수 있고, 배터리 전류가 도면 번호 950 사이에 위치할 경우에 제어기(110)는 팬모터(157)의 상태를 정상으로 판단할 수 있다.
이때, 팬모터(157)는 쿨링팬(160)과 직접적으로 연결되어 있으므로 팬모터(157)의 상태는 팬모터(157)의 상태와 동일할 수 있다. 즉, 팬모터(157)의 상태가 구속이면, 팬모터(157)의 상태는 구속일 수 있다.
제어기(110)는 전장 부하의 온오프 여부 및 배터리의 전류에 따라 팬모터(157)의 상태를 정상으로 판단한다(S790). 즉, 제어기(110)는 단계 S760에서 판단한 결과 전장 부하가 온인 상태에서 배터리 전류가 제1 기준 전류를 초과하거나, 단계 S770에서 판단한 결과 전장 부하가 오프인 상태에서 배터리 전류가 제2 기준 전류를 초과하면 팬모터(157)의 상태를 정상으로 판단할 수 있다.
제어기(110)는 팬모터(157)의 상태를 저장한다(S800). 구체적으로, 제어기(110)는 단계 S780에서 판단한 결과 팬모터(157)의 상태가 구속이면 팬모터(157)의 상태를 구속이라고 저장하고, 단계 S790에서 판단한 결과 팬모터(157)의 상태가 정상이면 팬모터(157)의 상태를 정상이라고 저장한다. 예를 들어, 제어기(110)는 팬모터(157)의 상태가 구속이면 1로 저장할 수 있고, 팬모터(157)의 상태가 정상이면 0으로 저장할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쿨링팬의 상태에 따른 배터리 전류를 나타낸 예시도이다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 제어기(110)는 쿨링팬(160)을 작동시킨 후 판정 시점(1010)에 배터리 전류(1030)를 확인하고, 배터리 전류(1030)가 전장 부하의 온오프에 따른 기준 전류(1020)를 초과하므로 팬모터(157)의 상태를 정상으로 판단할 수 있다.
도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어기는 쿨링팬(160)을 작동시킨 후 판정 시점(1010)에 배터리 전류(1040)를 확인하고, 배터리 전류(1040)가 전장 부하의 온오프에 따른 기준 전류(1020) 이하이므로 팬모터(157)의 상태를 구속으로 판단할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 쿨링팬 제어 장치(50)는 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하면 외부에서 유입되는 흡기온을 기반으로 동절기인지 판단하고, 동절기이면 에어컨 냉매 압력의 변화율을 확인하여 팬모터(157)를 구속시킬 수 있으므로 모터 소손을 방지할 수 있다.
또한, 차량용 쿨링팬 제어 장치(50)는 시동이 오프된 후에 쿨링팬(160)을 작동시키므로 릴레이(130), 커넥터(140), 블로워 어셈블리(150) 및 쿨링팬(160) 등에 잔존하는 수분을 제거할 수 있어 쿨링팬(160)의 빙결을 예방할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
50: 차량용 쿨링팬 제어 장치
100: 상태 검출기
110: 제어기
120: 에어컨 스위치
125: 컴프레서
130: 릴레이
140: 커넥터
150: 블로워 어셈블리
153: 레지스터
157: 팬모터
160: 쿨링팬

Claims (17)

  1. 차량의 엔진룸에 설치되는 쿨링팬;
    상기 쿨링팬과 연결되어 상기 쿨링팬을 구동시키는 팬모터; 및
    상기 쿨링팬을 제어하기 위한 작동 신호를 생성하여 상기 팬모터에 제공하는 제어기;
    를 포함하되,
    상기 제어기는 차량의 시동 온(ON) 시 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하고, 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면, 제1 측정 시간 동안 에어컨 냉매 압력의 제1 변화율을 확인하고, 제2 측정 시간 동안 상기 작동 신호를 기반으로 쿨링팬을 작동시켜 에어컨 냉매 압력의 제2 변화율을 확인하며, 상기 제1 변화율과 상기 제2 변화율을 기반으로 대비값을 연산하고, 상기 대비값이 판정 기준 이하인 상태로 상기 대비값이 판정 기준 이하가 되는 시점부터 지속 시간이 유지되지 않을 경우에 팬모터를 구속시키고, 차량의 시동 오프(OFF) 시 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 확인하며,
    상기 판단 가능 시간은 차량이 야간에 주차된 것을 판단하기 위해 기준이 되는 시간을 나타내며, 상기 제1 측정 시간은 시동이 온된 시점부터 상기 쿨링팬의 작동이 시작되기 이전 시점까지를 나타내고, 상기 제2 측정 시간은 상기 쿨링팬의 작동 시작 시점부터 쿨링팬의 작동 중지 시점까지를 나타내는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 차량의 시동이 온되면 시동 오프되었던 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하는지 판단하여 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하면 흡기온을 확인하고, 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하는지를 판단하여 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 운행 정보가 설정 조건에 만족할 경우에 팬모터의 구속 여부를 판단하는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 컴프레서가 작동 중인지 판단하고, 상기 컴프레서가 작동 중이면 차속이 0인지 판단하며, 상기 차속이 0이면 팬모터의 구속 여부를 판단하는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하지 않으면 상기 시동 오프 시 판단한 팬모터의 상태를 확인하고, 상기 팬모터의 상태가 구속이면 팬모터를 작동시키지 않고, 상기 팬모터의 상태가 정상이면 팬모터를 작동시키는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 차량의 시동이 오프되면 지연 시간 후 쿨링팬을 작동시키기 위한 작동 신호를 기반으로 유지 시간 동안 쿨링팬을 작동시키며, 상기 유지 시간 중 판정 시점에 상기 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 확인하는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는
    전장 부하의 온오프 여부를 확인하고, 상기 전장 부하가 온이면 상기 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하인지를 판단하고, 상기 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하이면 상기 팬모터의 상태를 구속으로 판단하는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 전장 부하가 오프이면 상기 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하인지를 판단하고, 상기 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하이면 상기 팬모터의 상태를 구속으로 판단하는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    흡기온을 측정하는 흡기온 측정부;
    냉각수 온도를 측정하는 수온 측정부;
    차속을 측정하는 속도 측정부;
    에어컨의 냉매 압력을 측정하는 압력 측정부; 및
    배터리 전류를 측정하는 전류 측정부;
    를 중 적어도 하나를 포함하는 상태 검출기를 더 포함하는 차량용 쿨링팬 제어 장치.
  10. 차량의 시동 온 시 시동이 오프되었던 시동 오프 시간을 확인하고, 상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하는지 판단하는 단계;
    상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하면 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하는지를 판단하는 단계;
    상기 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하면 제1 측정 시간 동안 에어컨 냉매 압력의 제1 변화율을 확인하는 단계;
    제2 측정 시간 동안 쿨링팬을 작동시키는 단계;
    상기 제2 측정 시간 동안 에어컨 냉매 압력의 제2 변화율을 확인하는 단계;
    상기 제1 변화율과 제2 변화율을 기반으로 대비값을 연산하는 단계;
    상기 대비값이 판정 기준 이하인지를 판단하는 단계;
    상기 대비값이 판정 기준 이하인 상태로 상기 대비값이 판정 기준 이하가 되는 시점부터 지속 시간이 유지되는지 판단하는 단계;
    상기 지속 시간이 유지되지 않을 경우에 팬모터의 작동을 중지시키는 단계; 및
    차량의 시동 오프 시 전장 부하의 온오프 여부 및 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 판단하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 판단 가능 시간은 차량이 야간에 주차된 것을 판단하기 위해 기준이 되는 시간을 나타내며, 상기 제1 측정 시간은 시동이 온된 시점부터 상기 쿨링팬의 작동이 시작되기 이전 시점까지를 나타내고, 상기 제2 측정 시간은 상기 쿨링팬의 작동 시작 시점부터 쿨링팬의 작동 중지 시점까지를 나타내는 차량용 쿨링팬 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 대비값은 수학식1을 통해 연산되는 차량용 쿨링팬 제어 방법.
    수학식 1
    C = B/A
    여기서, 상기 C는 대비값이며, 상기 A는 제1 변화율이고, 상기 B는 제2 변화율임.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 전장 부하의 온오프 여부 및 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 판단하는 단계는
    상기 차량의 시동이 오프되면 지연 시간 후 유지 시간 동안 쿨링팬을 작동시키는 단계; 및
    상기 유지 시간 중 판정 시점에 전장 부하의 온오프 여부 및 배터리 전류를 기반으로 팬모터의 상태를 판단하는 단계;
    를 포함하는 차량용 쿨링팬 제어 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 팬모터의 상태를 판단하는 단계는
    상기 전장 부하의 온오프 여부를 확인하는 단계;
    상기 전장 부하가 온이면 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하인지를 판단하는 단계; 및
    상기 배터리 전류가 제1 기준 전류 이하이면 상기 팬모터의 상태를 구속으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 차량용 쿨링팬 제어 방법.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 팬모터의 상태를 판단하는 단계는
    상기 전장 부하의 온오프 여부를 확인하는 단계;
    상기 전장 부하가 오프이면 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하인지를 판단하는 단계; 및
    상기 배터리 전류가 제2 기준 전류 이하이면 상기 팬모터의 상태를 구속으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 차량용 쿨링팬 제어 방법.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간을 초과하는지 판단하는 단계 이후에,
    상기 시동 오프 시간이 판단 가능 시간 이하이면 시동 오프 시 판단한 팬모터의 상태를 기반으로 팬 모터를 제어하는 차량용 쿨링팬 제어 방법.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 흡기온이 설정 온도 이내에 존재하는지를 판단하는 단계 이후에
    상기 흡기온이 최저 온도 미만이면 컴프레서를 오프시키는 단계;
    에어컨 스위치를 오프시킨 상태에서 냉각수 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 냉각수 온도가 기준 온도 이상이면 쿨링팬을 작동시키는 단계;
    를 더 포함하는 차량용 쿨링팬 제어 방법.
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