KR101856360B1

KR101856360B1 - 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법 및 환경 차량

Info

Publication number: KR101856360B1
Application number: KR1020160119411A
Authority: KR
Inventors: 우정엽; 고규범
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2018-05-09
Also published as: CN107839428B; DE102017210643A1; US10549625B2; DE102017210643B4; KR20180031235A; CN107839428A; US20180079295A1

Abstract

본 발명의 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어가 구현되는 환경차량은 AAF(15)의 AAF OPEN/CLOSE 동작제어가 공력 향상을 위해 차속에 맞춰 이루어지는 공력향상모드와 냉방장치(11)의 냉방 부하에 맞춰 이루어지는 냉방연계모드에 더해 검출된 외기온과 차속에 매칭되어 난방장치(13)의 히트 펌프와 대기의 열교환 효과를 높이는 AFF최적화 냉방연계모드로 구분됨으로써 AAF(15)의 작동이 히트펌프의 난방소모파워 절감을 가져와 연비개선으로 이어질 수 있다. 그 결과 히트펌프를 주 난방 시스템으로 적용한 전기차의 실도로 연비 향상이 크게 상승되는 효과를 가져온다.

Description

공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법 및 환경 차량{Method for Controlling Active Air Flap Based On Aerodynamic Force Gain and Eco Vehicle thereby}

본 발명은 액티브 에어플랩 제어에 관한 것으로, 특히 영하의 낮은 외기온에서 공력 이득분에 기반 되어 오픈/클로즈(OPEN/CLOSE)의 제어가 이루어지는 액티브 에어플랩 제어방법 및 환경 차량에 관한 것이다.

일반적으로 환경차량도 공력 성능 향상으로 연비개선효과를 가져오므로 액티브 에어플랩(Active Air Flap, 이하 AAF)이 적용된다.

상기 AAF는 주행풍의 엔진룸 도입을 조절하도록 차속에 맞춰 오픈/클로즈(OPEN/CLOSE)로 제어되어 공력 성능을 향상함으로써 연비 개선효과로 이어진다. 특히, AFF는 오픈(OPEN)(완전 열림(100%))과 클로즈(CLOSE)(완전 닫힘(0%))의 사이에서 플랩 개방단계조절을 통해 공력향상모드와 냉방연계모드 및 난방연계모드로 구분됨으로써 그 효용성을 극대화시켜 준다.

일례로, 상기 공력향상모드는 차속에 맞춰져 AAF의 플랩 개방단계조절(0%(CLOSE) ~100%(OPEN))로 엔진룸으로 도입되는 주행풍이 조절됨으로써 공력 성능을 향상시키는 기본적인 기능이다. 상기 냉방연계모드는 에어컨 시스템 가동 시 에어컨의 냉방 부하에 맞춰진 AAF의 오픈(OPEN)으로 쿨링팬과 콘덴서 및 라디에이터에 주행풍이 도입됨으로써 열교환 성능을 높여주는 기능이다. 상기 난방연계모드는 히트펌프 난방 시스템 가동 시 히트펌프의 냉방 부하에 맞춰진 AAF의 오픈(OPEN)으로 히트펌프에 주행풍이 도입됨으로써 열교환 성능을 높여주는 기능이다.

그러므로 AAF는 공력과 냉/난방의 성능 향상을 가져옴으로써 연비 개선에도 기여된다.

미국공개특허 2014-0038507(2014.02.06)

하지만 AAF의 난방연계모드는 히트펌프 난방 시스템의 가동에 따른 부품 냉각 조건만을 고려함으로써 난방소모파워의 최적화에 대한 기여도가 작은 한계를 갖는다.

일례로, AAF의 난방연계모드는 부품 발열이 크지 않은 빙점이하 외기온(약, 영하 5도이하의 대기 상태)에서 히트펌프 난방 시스템의 가동 시 AAF를 클로즈(CLOSE)로 유지되었다가 부품 냉각 조건에서 오픈(OPEN)으로 전환된다.

그 결과 히트펌프 난방 시스템이 빙점이하 외기온과 열교환을 통해 난방효율이 높아질 수 있는 기회를 빼앗고, 이는 난방 소모파워 절감에 따른 연비개선 효과를 기대할 수 없게 한다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 부품 냉각 조건 대신 AFF의 오픈/클로즈(OPEN/CLOSE)에 따른 공력 이득분에 기반 되어 제어됨으로써 빙점이하 외기온에서 히트펌프 난방 시 빙점이하 외기온과 열교환에 의한 난방효율 상승으로 난방소모파워 절감과 연비개선이 이루어지고, 특히 기존의 공력향상모드와 냉방연계모드에 더해 빙점이하 외기온을 오픈/클로즈(OPEN/CLOSE)의 조건으로 적용한 난방연계모드로 세분됨으로써 최적제어를 구현하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법 및 환경 차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법은 (A) 차량의 주행 중 AAF 저온동작 맵과 연계된 제어기에 의해 외기온과 차속이 검출되는 단계, (B) 난방장치의 가동 감지 전 AAF의 동작 상태가 검출되는 단계, (C) 상기 난방장치의 가동 감지 시 상기 외기온이 상기 AAF의 외기온 동작제어조건과 부합되는지 판단되는 단계, (D) 상기 외기온 동작제어조건의 부합 시 상기 차속이 상기 AAF의 차속 동작제어조건과 부합되는지 판단되는 단계, (E) 상기 차속 동작제어조건의 부합 시 상기 외기온과 상기 차속의 매칭으로 상기 AAF가 AAF OPEN으로 동작 제어되는 단계, (F) 상기 외기온에 따라 상기 AAF OPEN가 AAF CLOSE로 상기 AAF의 외기온 동작전환제어가 이루어지는 단계, (G) 상기 차속 동작제어조건의 부합이 이루어지지 않으면 상기 AAF가 AAF CLOSE 로 동작 제어된 후 재 검출 차속의 감소에 의한 상기 차속 동작제어조건의 부합 시 상기 외기온과 상기 재 검출 차속의 매칭으로 상기 AAF CLOSE가 AAF OPEN으로 상기 AAF의 속도 동작전환제어가 이루어지는 단계 로 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 AAF의 동작 상태는 상기 차량의 공력 향상을 위해 AAF OPEN 또는 AAF CLOSE 제어되는 공력향상모드 또는 냉방장치의 가동에 따라 AAF OPEN 또는 AAF CLOSE 제어되는 냉방연계모드이다.

바람직한 실시예로서, 상기 외기온 동작제어조건의 부합이 이루어지지 않으면 상기 AAF가 AAF CLOSE 로 동작 제어되는

바람직한 실시예로서, 상기 외기온 판단은 상기 외기온을 검출 외기온으로 하고, 상기 검출 외기온이 하한 외기온 설정값 보다 낮은 온도인지로 이루어진다. 상기 차속 판단은 상기 차속을 검출 차속으로 하고, 상기 검출 차속이 상한 차속 설정값 보다 저속인지로 이루어진다. 상기 속도 동작전환제어는 상기 재 검출 차속이 하한 차속 설정값 보다 저속인지로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 외기온 동작전환제어는 재 검출 외기온이 상한 외기온 설정값보다 높은 온도이면서 상기 외기온 동작제어조건이 상기 재 검출 외기온으로 계속 유지되지 못하는 경우, 상기 AAF가 상기 AAF OPEN에서 AAF CLOSE로 전환된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 환경 차량은 공력 향상을 위해 차속에 맞춰 이루어지는 공력향상모드와 냉방장치의 냉방 부하에 맞춰 이루어지는 냉방연계모드에 더해 검출된 외기온과 차속에 매칭되어 난방장치의 히트 펌프와 대기의 열교환 효과를 높이는 AFF최적화 냉방연계모드로 AAF의 AAF OPEN/CLOSE 동작제어가 이루어지는 제어기; 상기 AAF와 함께 냉방장치 및 난방장치를 갖춘 공조 시스템(Heating Ventilating and Air Conditioning System);이 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 제어기는 AAF 저온 동작 맵과 연계되고, 상기 AAF 저온 동작 맵은 빙점이하 온도에서 상기 AAF의 OPEN/CLOSE에 따른 공력 이득 테이블과 빙점이하 온도에서 상기 냉방장치와 상기 난방장치의 가동 시 상기 AAF의 OPEN/CLOSE에 따른 난방소모파워 테이블의 매칭으로 상기 AAF의 OPEN 또는 CLOSE가 구분된다.

이러한 본 발명의 액티브 에어플랩 제어가 적용된 환경 차량은 다음과 같은 장점 및 효과를 구현한다.

첫째, AFF의 오픈/클로즈(OPEN/CLOSE)에 따른 공력 이득분으로 AAF가 제어됨으로써 AAF의 공력 성능 향상 기여도가 크게 높아진다. 둘째, 공력 이득분이 빙점이하 외기온과 매칭되어 AAF의 오픈/클로즈(OPEN/CLOSE)가 구현됨으로써 부품 냉각 조건 대비 최적제어를 구현할 수 있다. 셋째, 공력 이득분과 빙점이하 외기온의 매칭에 의한 AAF의 최적제어로 영하의 날씨에서 가동되는 히트펌프 난방 시스템의 열교환 효율과 난방소모파워가 절감된다. 넷째, 히트펌프 난방 시스템의 가동 시 난방소모파워를 절감함으로써 환경 차량의 연비개선이 이루어진다. 다섯째, 난방 시스템 가동 시 난방소모파워를 절감함으로써 히트펌프를 주 난방 시스템으로 하는 전기차의 실도로 연비를 크게 향상시켜 준다.

도 1은 본 발명에 따른 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어가 구현되는 환경 차량의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량의 온도별 공력 이득 테이블이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 난방소모파워 테이블이며, 도 5는 본 발명에 따른 AAF 저온동작 맵의 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법은 공력향상모드와 난방연계모드 및 냉방연계모드로 구분하여 AAF의 동작제어를 수행하되, 상기 난방연계모드에 빙점이하 외기온과 차속에 기반 한 AAF 공력이득분을 적용함으로써 AAF의 동작제어로 히트펌프의 난방효율이 빙점이하 외기온에 의한 높은 열교환 효과로 상승된다. 그 결과 난방연계모드에서 이루어지는 AAF 동작제어가 히트펌프의 난방소모파워를 절감하여 연비개선으로 이어지고, 특히 히트펌프를 주 난방 시스템으로 적용한 전기차의 실도로 연비 향상에 크게 기여됨에 그 특징이 있다. 그러므로 상기 냉방연계모드는 AFF최적화 냉방연계모드로 칭한다.

도 2를 참조하면, 환경 차량(1)은 공조 시스템(Heating Ventilating and Air Conditioning System)(10), AAF 저온 동작 맵(20-1)을 구비한 제어기(20)를 포함한다.

구체적으로 상기 공조 시스템(10)은 에어컨 시스템과 함께 쿨링팬(Cooling Fan)을 갖춘 냉방장치(11), 히트 펌프나 PTC(Positive Temperature Coefficient)히터를 갖춘 난방장치(13), 닫힘(Close)과 열림(OPEN)의 사이에서 플랩(Flap)의 개방단계가 조절되어 엔진룸으로 들어오는 주행풍을 제어하는 AAF(Active Air Flap)(15)로 구성된다. 특히 상기 AAF(15)는 차속에 맞춰 플랩 개방단계가 제어되는 공력향상모드를 기본으로 하고, 냉방장치(11)의 가동 부하와 차속에 맞춰 플랩 개방단계가 제어되는 냉방연계모드와 난방장치(13)의 가동 부하와 외기온 및 차속에 맞춰 플랩 개방단계가 제어되는 난방연계모드를 구현한다.

구체적으로 상기 제어기(20)는 차속, 엔진 회전수(Revolution Per Minute), 외기온, 냉각수온 및 냉/난방 ON/OFF 신호 등이 포함된 정보를 입력 데이터로 처리하고, 외기온에 대한 상하한 온도 임계값과 차속에 대한 상하한 속도 임계값에 기반 한 AAF 공력이득분이 매칭된 AAF 저온동작 맵(20-1)과 연계된다.

도 3 내지 도 5는 AAF 저온동작 맵(20-1)의 구축 예를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 상기 AAF 저온동작 맵(20-1)에 적용된 외기 온도별 공력 이득 테이블(21)을 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 외기 온도별 공력 이득 테이블(21)은 0℃ 외기온 조건에서 10kph 단위로 구분된 10~140kph 차속에 대해 AAF(15)의 OPEN/CLOSE를 통해 획득되는 0℃ 공력 이득 테이블, -5℃ 외기온 조건에서 10kph 단위로 구분된 10~140kph 차속에 대해 AAF(15)의 OPEN/CLOSE를 통해 획득되는 -5℃ 공력 이득 테이블, -10℃ 외기온 조건에서 10kph 단위로 구분된 10~140kph 차속에 대해 AAF(15)의 OPEN/CLOSE를 통해 획득되는 -10℃ 공력 이득 테이블로 구축된 예이다.

여기서 a1,...,a14, b1,...,b14, d1,...d14는 AAF CLOSE 시 공력이득값으로서 1 이상의 정수이고, A1,...,A14, B1,...,B14, D1,...D14는 AAF OPEN 시 공력이득값으로서 1 이상의 정수이다. k1,...,k14, m1,...,m14, n1,...,n14는 AAF CLOSE 시 공력이득값에서 AAF OPEN 시 공력이득값을 뺀 공력이득분을 나타내고, k1과 m1 및 n1은 0(영)이며, k2,...,k14와 m2,...,m14 및 n2,...,n14는 1 이상의 정수이다.

그러므로 상기 외기 온도별 공력 이득 테이블(21)에서는 빙점이하의 외기온과 차속별로 AAF OPEN/CLOSE에 따른 공력이득분이 산출된다.

도 4를 참조하면, 상기 AAF 저온동작 맵(20-1)에 적용된 난방소모파워 테이블(22)을 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 난방소모파워 테이블(22)은 외기온 별로 정속 주행 시 AAF Open/Close에 따른 냉방장치(11)의 A/C Compressor(에어컨 컴프레서)와 난방장치(13)의 PTC 소모파워 측정에이고, 시험 조건은 공조 23도 Auto, 외기온 -10 ~ 0℃, 40~100kph 정속 주행이다.

일례로, 0℃ 외기온인 조건에서 40kph,60kph,80kph,100kph로 구분되어 AAF OPEN/CLOSE 동작제어인 경우 PTC 히터가 동작하지 않음으로써 난방 소모파워(W)는 A/C Comp. 소모파워(e)와 동일하다. 반면 -5℃/-10℃ 외기온인 각 조건에서 40kph,60kph,80kph,100kph로 구분되어 AAF OPEN/CLOSE 동작제어인 경우 PTC 히터가 동작함으로써 난방 소모파워(W)는 A/C Comp. 소모파워(e)와 PTC 소모파워(f)를 합한 값과 같다. 여기서 e1,..e24, f9,...,f24는 1 이상의 정수이다.

도 5를 참조하면, 상기 AAF 저온동작 맵(20-1)은 외기 온도별 공력 이득 테이블(21)에서 구한 공력 이득분과 난방소모파워 테이블(22)에서 구한 난방 소모파워를 매칭시켜 AAF OPEN/CLOSE 동작제어 테이블로 예시된다. 여기서 소모파워 증감분이 (+) 이면 AAF Close 제어, (-) 이면 AAF Open 제어를 AAF 최적 제어로 선정된다.

일례로, 0℃ 외기온인 조건에서 40kph,60kph,80kph,100kph로 구분되어 AAF OPEN/CLOSE 동작제어인 경우 총 소모파워(W_total)는 난방소모파워(W0)에서 AAF 공력 이득분(W_{gain_k})을 뺀 AAF OPEN 소모파워 증감분(W)은 0(영)인 반면 AAF CLOSE 소모파워 증감분(W)은 +(positive) X(1이상의 정수)로 구해진다. 그러므로 0℃ 외기온인 조건인 경우 차속에 관계없이 AAF(15)는 항상 AAF CLOSE로 동작 제어된다. 반면 -5℃/-10℃ 외기온인 각 조건에서 40kph,60kph,80kph,100kph로 구분되어 AAF OPEN/CLOSE 동작제어인 경우 총 소모파워(W_total)는 난방소모파워(W-5/W-10)에서 AAF 공력 이득분(W_{gain_m}/W_{gain_n})을 뺀 AAF OPEN 소모파워 증감분(W)은 0(영)인 반면 AAF CLOSE 소모파워 증감분(W)은 -(negative) X(1이상의 정수) 또는 +(positive) X(1이상의 정수)로 구해진다.

그러므로 0℃ 외기온인 조건인 경우 차속에 관계없이 공력이득분의 증가분이 +(positive)X로 됨으로써 AAF(15)의 AAF CLOSE가 난방모드에 더 유리하다. 반면 -5℃/-10℃ 외기온 조건인 경우 40kph,60kph,80kph의 차속에서 각각 공력이득분의 증가분이 -(negative)X로 됨으로써 AAF(15)의 AAF OPEN이 난방모드에 더 유리하다. 따라서 난방모드의 히트펌프 난방 시 외기온 5℃ 이하, 차속 100kph 이하에서는 AAF(15)가 AAF Open으로 동작 제어되어야 AAF 최적제어임을 알 수 있다.

이하 도 1의 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법을 도 2와 도 5를 참조로 상세히 설명한다. 이하 제어 주체는 AAF 저온동작 맵(20-1)과 연계된 제어기(20)이고, 제어 대상은 공조 시스템(10)의 AAF(15)이다.

S10은 제어기(20)에 의해 주행 차량의 정보가 검출되는 단계이고, S20은 제어기(20)에 의해 공력향상모드 진입이 판단되는 단계이며, S30은 제어기(20)에 의해 냉방연계모드 진입이 판단되는 단계이다. 도 2를 참조하면, 제어기(20)는 차속, 외기온, 냉각수온, 엔진 회전수(Revolution Per Minute) 및 냉방 ON/OFF 신호 등이 포함된 정보를 입력 데이터로 수신한다. 이로부터 제어기(20)는 차속을 지속적으로 모니터링하여 S20의 공력향상모드 진입을 판단하고, 냉방 ON 신호로부터 난방연계모드 진입을 판단한다.

S20의 공력향상모드는 일정 이상의 차속 조건에서 S20-1과 같이 차속에 맞춘 AAF(15)의 동작 제어가 이루어지는 공력향상모드로 실시되며, 이는 S20-2와 같이 차속이 AAF 동작 조건을 벗어날 때 AAF 제어 중단으로 종료된다. 이 경우 일정 속도 이상의 차속은 AAF 저온동작 맵(20-1)과 함께 제어기(20)에 연계된 AAF 동작 맵에 기반하며, 상기 AAF 동작 맵은 기본적인 구성요소이다.

S30의 냉방연계모드는 냉방장치(11)의 ON의 조건에서 S30-1과 같이 냉방부하에 맞춘 AAF(15)의 동작 제어가 이루어지는 냉방연계모드로 실시되며, 이는 냉방장치(11)의 OFF로 종료된다.

S40은 제어기(20)에 의해 난방연계모드 진입이 판단되는 단계이다. 도 2를 참조하면, 제어기(20)는 난방 ON/OFF 신호로부터 난방연계모드 진입을 판단한 후 외기온과 차속을 지속적으로 모니터링한다. 그 결과 외기온과 차속이 특정 조건에 충족된 경우 S40의 난방연계모드는 S41 내지 S45의 AAF최적화 냉방연계모드로 전환된다.

S41은 제어기(20)에 의해 외기온이 AAF(15)의 외기온 동작제어조건으로 판단되는 단계이다. 이를 위해 제어기(20)는 하기 식을 적용한다.

외기온 판단 식 : 검출 외기온 < 하한 외기온 설정값

여기서 상기 검출 외기온은 난방장치(13)의 가동 시 환경 차량(1)의 외부에서 검출된 대기온도이고, 상기 하한 외기온 설정값은 -5℃의 외기온이 적용된다. "<"은 두 값의 크기를 나타내는 부등호로서, 검출 외기온이 하한 외기온 설정값보다 낮은 온도를 의미한다.

그 결과 제어기(20)는 검출 외기온이 하한 외기온 설정값인 -5℃보다 높은 경우 S41-1로 진입하여 AAF(15)를 AAF CLOSE로 제어한다. 이러한 근거는 도 5의 AAF 저온동작 맵(20-1) 중 0℃ 외기온인 조건에서 AAF CLOSE 소모파워 증감분(W)이 +(positive) X(1이상의 정수)임에 근거한다. 반면 제어기(20)는 검출 외기온이 하한 설정값인 -5℃보다 낮은 경우 S41-2로 진입한다

S42는 제어기(20)에 의해 차속이 AAF(15)의 차속 동작제어조건으로 판단되는 단계이다. 이를 위해 제어기(20)는 하기 식을 적용한다.

차속 판단 식 : 검출 차속 ≥ 상한 차속 설정값

여기서 상기 검출 차속은 난방장치(13)의 가동 시 환경 차량(1)에서 검출된 차속이고, 상기 상한 차속 설정값은 100kph의 차속이 적용된다. "≥"은 두 값의 크기를 나타내는 부등호로서, 검출 차속이 상한 차속 설정값과 같거나 더 높은 속도를 의미한다.

그 결과 제어기(20)는 검출 차속이 상한 차속 설정값인 100kph보다 큰 경우 S50으로 진입하여 AAF(15)를 AAF CLOSE로 제어한 후 S60과 같이 차속 변동여부로 S50으로 피드백할지 또는 S43으로 전환하여 AAF CLOSE를 AAF OPEN으로 AAF(15)의 차속동작전환제어 할지에 대해 판단한다.

S60의 차속변동 판단을 위해 제어기(20)는 하기 식을 적용한다.

차속 변동 판단 식 : 재 검출 차속 ≤ 하한 차속 설정값

여기서 상기 재 검출 차속은 S50의 AAF CLOSE 제어 후 환경 차량(1)에서 검출된 차속이고, 상기 하한 차속 설정값은 80kph의 차속이 적용된다. "≤ "은 두 값의 크기를 나타내는 부등호로서, 재 검출 차속이 하한 차속 설정값보다 더 작거나 같은 속도를 의미한다.

그러므로 제어기(20)는 -5℃의 외기온에서 80~100kph 이상의 차속인 경우 AAF(15)를 AAF CLOSE로 제어한다. 이러한 근거는 도 5의 AAF 저온동작 맵(20-1)중 0℃/-5℃/-10℃ 외기온과 80~100kph 이상의 차속인 조건에서 AAF CLOSE 소모파워 증감분(W)이 +(positive) X(1이상의 정수)임에 근거한다.

반면 제어기(20)는 S42에서 검출 차속이 상한 차속 설정값인 100kph보다 작은 경우 또는 S60에서 재 검출 차속이 하한 차속 설정값인 80kph보다 더 작거나 같은 속도인 경우 S43으로 전환하여 AAF최적화 냉방연계모드를 지속한다.

S43은 제어기(20)에 의해 AAF최적화 냉방연계모드가 실시되는 단계이다. 도 5를 참조하면, 제어기(20)는 검출 외기온과 검출 차속 또는 재 검출 차속을 AAF 저온동작 맵(20-1)과 매칭시키고, 매칭 결과에 맞춰 AAF(15)의 AAF OPEN 신호를 출력한다.

일례로, AAF OPEN 신호는 -5℃의 외기온에서 40kph, 60kph, 80kph 또는 -10℃의 외기온에서 40kph, 60kph, 80kph 인 경우 각각 출력된다.

S44는 제어기(20)의 출력으로 AFF(15)가 AFF OPEN으로 동작 제어되는 단계이고, S45는 제어기(20)에 의해 외기온이 재 검출되어 AAF OPEN에서 AAF CLOSE로 AAF(15)의 외기온 동작전환제어 할지가 판단되는 단계이다. 이를 위해 제어기(20)는 하기 식을 적용한다.

외기온 재 판단 식 : 재 검출 외기온 > 상한 외기온 설정값

여기서 상기 재 검출 외기온은 S44의 AAF OPEN 제어 후 환경 차량(1)의 외부에서 검출된 대기온도이고, 상기 상한 외기온 설정값은 -3℃의 외기온이 적용된다. ">"은 두 값의 크기를 나타내는 부등호로서, 재 검출 외기온이 상한 외기온 설정값보다 높은 온도를 의미한다.

그 결과 제어기(20)는 재 검출 외기온이 상한 외기온 설정값인 -3℃보다 낮은 경우 S42로 피드백하여 차속에 따른 AAF OPEN/CLOSE 절차를 반복한다.

하지만 제어기(20)는 재 검출 외기온이 상한 외기온 설정값인 -3℃보다 높은 경우 S41로 피드백한다. 그 결과 재 검출 외기온이 하한 외기온 설정값인 -5℃보다 낮을 때 S42로 진입하여 차속에 따른 AAF OPEN/CLOSE 절차를 반복한다. 반면 재 검출 외기온이 하한 외기온 설정값인 -5℃보다 높을 때 S41-1로 전환하여 S41-1로 진입하여 AAF(15)를 AAF CLOSE로 제어한다.

S40에 의한 AAF최적화 냉방연계모드는 난방장치(13)의 OFF로 종료된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어가 구현되는 환경차량은 AAF(15)의 AAF OPEN/CLOSE 동작제어가 공력 향상을 위해 차속에 맞춰 이루어지는 공력향상모드와 냉방장치(11)의 냉방 부하에 맞춰 이루어지는 냉방연계모드에 더해 검출된 외기온과 차속에 매칭되어 난방장치(13)의 히트 펌프와 대기의 열교환 효과를 높이는 AFF최적화 냉방연계모드로 구분됨으로써 AAF(15)의 작동이 히트펌프의 난방소모파워 절감을 가져와 연비개선으로 이어질 수 있다. 그 결과 히트펌프를 주 난방 시스템으로 적용한 전기차의 실도로 연비 향상이 크게 향상된다.

1 : 환경 차량
10 : 공조 시스템(Heating Ventilating and Air Conditioning System)
11 : 냉방장치 13 : 난방장치
15 : 액티브 에어플랩(Active Air Flap)
20 : 제어기 20-1 : AAF 저온동작 맵
21 : 온도별 공력 이득 테이블
22 : 난방소모파워 테이블

Claims

차량의 주행 중 제어기에 의해 난방장치의 가동이 감지되면, AAF((Active Air Flap)가 검출된 외기온과 검출된 차속에 매칭되어 AAF OPEN 또는 AAF CLOSE 로 동작 제어되는 AFF 최적화 냉방연계모드;가 포함되고,
상기 AFF최적화 냉방연계모드는, (A) 상기 외기온과 상기 차속이 검출되는 단계, (B) 상기 난방장치의 가동 감지 전 상기 AAF의 동작 상태가 검출되는 단계, (C) 상기 난방장치의 가동 감지 시 상기 외기온이 상기 AAF의 외기온 동작제어조건과 부합되는지 판단되는 단계, (D) 상기 외기온 동작제어조건의 부합 시 상기 차속이 상기 AAF의 차속 동작제어조건과 부합되는지 판단되는 단계, (E) 상기 차속 동작제어조건의 부합 시 상기 외기온과 상기 차속의 매칭으로 상기 AAF가 AAF OPEN으로 동작 제어되는 단계, (F) 상기 외기온에 따라 상기 AAF OPEN이 AAF CLOSE로 상기 AAF의 외기온 동작전환제어가 이루어지는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 AFF 최적화 냉방연계모드는 상기 외기온의 빙점이하의 온도와 상기 차속의 100kph 이하에서 적용되는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 AAF의 동작 상태는 상기 차량의 공력 향상을 위해 AAF OPEN 또는 AAF CLOSE 제어되는 공력향상모드 또는 냉방장치의 가동에 따라 AAF OPEN 또는 AAF CLOSE 제어되는 냉방연계모드인 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 외기온 판단은 상기 외기온을 검출 외기온으로 하고, 상기 검출 외기온이 하한 외기온 설정값 보다 낮은 온도인지로 이루어지는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 5에 있어서, 상기 하한 외기온 설정값은 -5℃인 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 외기온 동작제어조건의 부합이 이루어지지 않으면 상기 AAF가 AAF CLOSE 로 동작 제어되는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 차속 판단은 상기 차속을 검출 차속으로 하고, 상기 검출 차속이 상한 차속 설정값 보다 저속인지로 이루어지는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 8에 있어서, 상기 상한 차속 설정값은 100kph인 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 차속 동작제어조건의 부합이 이루어지지 않으면 상기 AAF가 AAF CLOSE 로 동작 제어되는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 10에 있어서, 상기 AAF CLOSE 중 재 검출 차속이 감소되면, 상기 외기온과 상기 재 검출 차속의 매칭으로 상기 AAF CLOSE가 AAF OPEN으로 상기 AAF의 속도 동작전환제어가 이루어지는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 11에 있어서, 상기 속도 동작전환제어는 상기 재 검출 차속이 하한 차속 설정값 보다 저속인지로 이루어지는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 12에 있어서, 상기 하한 차속 설정값은 80kph인 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 외기온 동작전환제어는 재 검출 외기온이 상한 외기온 설정값보다 높은 온도이면서 상기 외기온 동작제어조건이 상기 재 검출 외기온으로 계속 유지되지 못하는 경우, 상기 AAF가 상기 AAF OPEN에서 AAF CLOSE로 전환되는 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 14에 있어서, 상기 상한 외기온 설정값은 -3℃인 특징으로 하는 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어방법.
청구항 1과 청구항 2 및 청구항 4 내지 청구항 15중 어느 한 항에 의한 공력이득 기반 액티브 에어플랩 제어가 수행되고, 냉방장치와 난방장치 및 AAF(Active Air Flap)를 갖춘 공조 시스템(Heating Ventilating and Air Conditioning System);
이 포함되는 것을 특징으로 하는 환경 차량.
청구항 16에 있어서, 상기 AAF의 OPEN/CLOSE 동작제어는 AAF 저온 동작 맵과 연계된 제어기로 구현되는 것을 특징으로 하는 환경 차량.
청구항 17에 있어서, 상기 AAF 저온 동작 맵은 공력 이득 테이블과 난방소모파워 테이블의 매칭으로 상기 AAF의 OPEN 또는 CLOSE가 구분되고,
상기 공력 이득 테이블은 빙점이하 외기온과 10 ~ 140kph 차속에서 상기 AAF의 OPEN과 CLOSE에 따른 공력 이득분이 구축되며, 상기 난방소모파워 테이블은 빙점이하 외기온과 40 ~ 100kph 차속에서 상기 냉방장치와 상기 난방장치의 가동 시 상기 AAF의 OPEN과 CLOSE에 따른 냉방장치 소모파워와 난방장치 소모파워의 합이 구축된 것을 특징으로 하는 환경 차량.
청구항 18에 있어서, 상기 빙점이하 외기온은 0℃, -5℃, -10℃ 로 구분되는 것을 특징으로 하는 환경 차량.
청구항 18에 있어서, 상기 AAF의 OPEN은 -5℃/-10℃ 외기온에서 40kph/60kph/80kph 차속에서 적용되는 것을 특징으로 하는 환경 차량.