KR102598318B1 - 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 엔진룸에 탑재된 다수의 냉각 필요 장치들이 요구하는 개별적인 냉각요구량을 입력 받는 입력단계와; 상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 냉각요구량에 따라 요구듀티를 산출하는 요구듀티산출단계와; 상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들에 대한 요구듀티에 차량의 외기온에 따른 외기온팩터를 곱하여, 각 냉각 필요 장치들에 대한 보정듀티를 산출하는 보정듀티산출단계와; 상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 보정듀티들 중 최대값을 최종듀티로 선정하는 최종듀티선정단계와; 상기 컨트롤러가 상기 선정된 최종듀티로 액티브 에어 플랩의 개도를 조절하는 플랩구동단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법{ACTIVE AIR FLAP CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 액티브 에어 플랩(AAF: Active Air Flap)을 제어하는 기술에 관한 것이다.

액티브 에어 플랩은 일반적으로 차량 전방의 라디에이터그릴과 라디에이터 사이에, 차량의 주행풍이 라디에이터로 유입되는 양을 조절할 수 있도록 개폐 가능하게 설치된다.

액티브 에어 플랩이 개방되면 주행풍이 라디에이터는 물론 엔진룸 내로 유입되면서 각종 부품들의 냉각성능을 향상시키는 경향이 있으며, 폐쇄되면 차량의 공기저항을 감소시켜 차량의 연비 개선에 기여하게 된다.

최근의 차량에는 냉각이 필요한 다양한 냉각 필요 장치들이 탑재되는 바, 엔진은 물론, 에어컨과 같은 냉방장치 뿐만 아니라, 모터와 인버터 등과 같은 PE(POWER ELECTRIC)부품 등 다양하고 많은 냉각 필요 장치가 탑재되며, 이들 다양한 냉각 필요 장치들은 냉각 요구량 및 냉각 요구 시점이 각각 상이하고, 액티브 에어 플랩의 개방에 의해 엔진룸으로 유입된 주행풍이 각 냉각 필요 장치들에 미치는 냉각성능 증대 효과도 각 냉각 필요 장치들에 따라 저마다 상이하다.

그러나, 종래에는 엔진과 같은 어느 한 특정 냉각 필요 장치의 온도가 높다고 판단되면, 다른 냉각 필요 장치의 냉각 요구를 고려하지 않고, 액티브 에어 플랩을 개방함으로써, 전체적으로는 과도한 냉각이 수행되면서, 불필요하게 차량의 공기저항을 증대시켜서 차량의 연비를 저감시키는 원인이 되는 경우가 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020180114411 A

본 발명은 차량에 탑재된 다양한 냉각 필요 장치들의 다양한 냉각 요구에 대해 최적의 냉각 성능을 제공함과 아울러 액티브 에어 플랩에 의한 차량의 공기 저항 감소 효과를 극대화하여 차량의 연비 향상에도 기여할 수 있도록 한 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법은

컨트롤러가 엔진룸에 탑재된 다수의 냉각 필요 장치들이 요구하는 개별적인 냉각요구량을 입력 받는 입력단계와;

상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 냉각요구량에 따라 요구듀티를 산출하는 요구듀티산출단계와;

상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들에 대한 요구듀티에 차량의 외기온에 따른 외기온팩터를 곱하여, 각 냉각 필요 장치들에 대한 보정듀티를 산출하는 보정듀티산출단계와;

상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 보정듀티들 중 최대값을 최종듀티로 선정하는 최종듀티선정단계와;

상기 컨트롤러가 상기 선정된 최종듀티로 액티브 에어 플랩의 개도를 조절하는 플랩구동단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 입력단계에서는, 상기 냉각 필요 장치들의 각 제어기가 요청하는 전동식 워터펌프 RPM과 라디에이터팬 RPM을 냉각요구량으로 입력 받을 수 있다.

상기 요구듀티산출단계에서는, 상기 각 제어기의 요청에 의해 산출되는 냉각요구량마다 별도로 구비된 냉각요구량에 따른 요구듀티의 맵으로부터, 현재의 냉각요구량에 해당하는 요구듀티를 상기 요구듀티로 산출할 수 있다.

상기 보정듀티산출단계에서는, 상기 각 요구듀티에 대하여 각각 별도로 설정된 외기온에 따른 보정팩터를 곱하여 상기 보정듀티를 산출할 수 있다.

본 발명은 에어컨의 냉매압에 따른 요구듀티의 맵으로부터, 현재의 에어컨 냉매압에 해당하는 요구듀티를 산출하고, 상기 요구듀티에 외기온과 에어컨 설정온도의 차이에 따른 온도차팩터를 곱하여 보정듀티를 산출하는 냉매압고려단계;

를 더 포함하여 구성될 수 있고,

상기 최종듀티선정단계에서는 상기 냉매압고려단계에서 산출된 보정듀티를 상기 각 냉각 필요 장치들의 보정듀티들과 함께 비교하여 최대값을 상기 최종듀티로 선정하도록 할 수 있다.

본 발명은 상기 컨트롤러가 FATC에 의해 엔진 온 요청이 입력되거나, 엔진 냉각수온이 외기온에 따라 설정된 기준온도 이하인 경우에는 상기 액티브 에어 플랩을 닫도록 제어하는 난방대응단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 차량에 탑재된 다양한 냉각 필요 장치들의 다양한 냉각 요구에 대해 최적의 냉각 성능을 제공함과 아울러 액티브 에어 플랩에 의한 차량의 공기 저항 감소 효과를 극대화하여 차량의 연비 향상에도 기여할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 액티브 에어 플랩이 탑재된 차량의 제어시스템을 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 실시예를 설명한 블록도,
도 4는 본 발명에서 액티브 에어 플랩을 닫는 난방대응단계를 설명한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 컨트롤러(CLR)는 액티브 에어 플랩(AAF: Active Air Flap)을 제어할 수 있도록 설치되며, 상기 컨트롤러(CLR)에는 엔진을 제어하는 ECU와, 모터와 인버터 등을 제어하는 MCU로부터 냉각요구량에 대한 신호를 입력 받으며, 이외에 에어컨 냉매압, 엔진 냉각수온, FATC(Full Automatic Temperature Controller)의 요청 등을 입력받을 수 있도록 구성된다.

참고로, 여기서 단순히 '컨트롤러'라고 표현된 것은 액티브 에어 플랩을 제어하기 위해 구비된 컨트롤러를 의미하며, 본 발명에서의 액티브 에어 플랩은 듀티제어가 가능하여, 그에 듀티량에 따라 개도가 거의 연속적으로 조절될 수 있도록 구성된 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법의 실시예는, 컨트롤러(CLR)가 엔진룸에 탑재된 다수의 냉각 필요 장치들이 요구하는 개별적인 냉각요구량을 입력 받는 입력단계(S10)와; 상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 냉각요구량에 따라 요구듀티를 산출하는 요구듀티산출단계(S20)와; 상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들에 대한 요구듀티에 차량의 외기온에 따른 외기온팩터를 곱하여, 각 냉각 필요 장치들에 대한 보정듀티를 산출하는 보정듀티산출단계(S30)와; 상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 보정듀티들 중 최대값을 최종듀티로 선정하는 최종듀티선정단계(S40)와; 상기 컨트롤러가 상기 선정된 최종듀티로 액티브 에어 플랩의 개도를 조절하는 플랩구동단계(S50)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 엔진룸에 탑재된 다수의 냉각 필요 장치들이 저마다 요구하는 냉각요구량에 대하여, 요구듀티와 보정듀티를 차례로 산출하여, 상기 보정듀티들 중 최대값인 최종듀티로 액티브 에어 플랩의 개도를 조절함으로써, 다수의 냉각요구량들 중 최대의 냉각요구량에 적합한 액티브 에어 플랩의 개도를 형성할 수 있도록 한 것이다.

상기한 바와 같이 최대 냉각요구량에 적합한 액티브 에어 플랩의 개도는 차량에 탑재된 다양한 냉각 필요 장치들의 다양한 냉각 요구에 대해 최적의 냉각 성능을 제공함과 아울러 액티브 에어 플랩에 의한 차량의 공기 저항 감소 효과를 극대화하여 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 한다.

상기 입력단계(S10)에서는, 상기 냉각 필요 장치들의 각 제어기가 요청하는 전동식 워터펌프 RPM과 라디에이터팬 RPM을 냉각요구량으로 입력 받는다.

본 실시예에서, 상기 냉각 필요 장치들은 엔진과 PE부품인 경우로서, 도 3에 예시한 바와 같이 상기 엔진을 제어하는 ECU(Engine Control Unit)와 모터와 인버터를 제어하는 MCU(Motor Control Unit)가 각각 필요한 냉각 요구를 전동식 워터펌프 RPM과 라디에이터팬 RPM으로 상기 컨트롤러에 전달한다.

즉, 도 3에는 ECU가 요청하는 엔진 전동식 워터펌프 RPM(Eng EWP RPM)과, MCU가 요청하는 PE 전동식 워터펌프 RPM(PE EWP RPM)과, 상기 ECU가 요청하는 라디에이터팬 RPM 및 상기 MCU가 요청하는 라디에이터팬 RPM이 냉각요구량으로 입력되고 있다.

물론, 상기 엔진 전동식 워터펌프는 엔진을 냉각시키는 냉각수를 순환시키기 위해 구비되는 것이고, 상기 PE 전동식 워터펌프는 PE부품을 냉각시키는 냉각수를 순환시키기 위해 구비되는 것이다.

상기 요구듀티산출단계(S20)에서는, 상기 각 제어기의 요청에 의해 산출되는 냉각요구량마다 별도로 구비된 냉각요구량에 따른 요구듀티의 맵(M)으로부터, 현재의 냉각요구량에 해당하는 요구듀티를 상기 요구듀티로 산출한다.

상기 냉각요구량에 따른 요구듀티의 맵(M)은 미리 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정하여 구비해 두는 것으로서, 예컨대 상기 냉각요구량이 엔진 전동식 워터펌프 RPM인 경우, 상기 요구듀티 맵(M)은 엔진 전동식 워터펌프 RPM에 대한 액티브 에어 플랩의 듀티의 맵으로 이루어져 있어서, 상기 컨트롤러가 상기 입력단계(S10)에서 입력 받은 엔진 전동식 워터펌프 RPM을 입력하면, 그에 해당하는 액티브 에어 플랩의 듀티가 산출될 수 있도록 구성된 것이다.

물론, 상기 냉각요구량에 따른 요구듀티의 맵은 각 냉각요구량에 대하여 별도로 구비된다.

상기 보정듀티산출단계(S30)에서는, 상기 각 요구듀티에 대하여 각각 별도로 설정된 외기온에 따른 보정팩터를 곱하여 상기 보정듀티를 산출한다.

즉, 상기 각 냉각 필요 장치의 냉각요구량에 따른 요구듀티가 결정되었다고 하더라도, 그 요구듀티 그대로 액티브 에어 플랩을 제어하는 것이 아니라, 차량 외기온을 고려하여 액티브 에어 플랩을 제어하도록 하는 것이다.

상기 외기온에 따른 보정팩터는 예컨대, 다음과 같이 설정될 수 있을 것이며, 이는 각 냉각요구량에 대하여 동일하게 설정할 수도 있겠지만, 상술한 바와 같이 각각 별도로 설정하여 각 냉각 필요 장치의 외기온과 관련된 냉각 특성을 고려하도록 하는 것이 더 바람직할 것이다.

외기온 ℃	25	30	32	35	40
보정팩터	1	1.1	1.3	1.5	2

상기한 바와 같이 각 냉각 필요 장치의 냉각요구량에 대한 요구듀티를 상기 보정듀티로 보정한 후, 상기 최종듀티선정단계(S40)에서 모든 보정듀티들 중 최대값을 상기 최종듀티로 선정하여, 상기 컨트롤러가 상기 최종듀티로 액티브 에어 플랩을 제어하도록 한다.한편, 도 3에 예시한 본 실시예에서는 추가적으로 에어컨의 냉매압에 따른 냉각요구도 고려할 수 있도록 구성하였다.

즉, 본 실시예는 에어컨의 냉매압에 따른 요구듀티의 맵으로부터, 현재의 에어컨 냉매압에 해당하는 요구듀티를 산출하고, 상기 요구듀티에 외기온과 에어컨 설정온도의 차이에 따른 온도차팩터를 곱하여 보정듀티를 산출하는 냉매압고려단계(S100)를 더 포함하여 구성되도록 하고, 상기 최종듀티선정단계(S40)에서는 상기 냉매압고려단계(S100)에서 산출된 보정듀티를 상기 각 냉각 필요 장치들의 보정듀티들과 함께 비교하여 최대값을 상기 최종듀티로 선정하도록 한 것이다.

냉방사이클을 구성하는 컨덴서를 통과한 에어컨의 냉매압이 상대적으로 높다는 것은 컨덴서에서 냉매의 냉각이 상대적으로 잘 이루어지지 못하고 있다는 것이므로, 이러한 에어컨 냉매압을 상기 컨트롤러가 입력 받아 그에 따라 미리 설정되어 있는 요구듀티의 맵으로부터 요구듀티를 산출하고, 여기에 상기 온도차팩터를 곱하여 상기 최종듀티선정단계(S40)에서 다른 보정듀티들과 함께 대소를 비교할 보정듀티를 산출하도록 하면, 예컨대 에어컨의 냉매압에 따른 냉각요구가 가장 큰 경우에는 상기 액티브 에어 플랩은 상기 에어컨의 냉매압에 따른 냉각요구를 충족시킬 수 있는 정도로 개방되는 것이다.

여기서, 상기 온도차팩터는 상기한 바와 같이 외기온과 에어컨의 설정온도의 차이에 따라 미리 설정해 두는 것으로서, 예컨대 다음과 같이 구비해 둘 수 있을 것이다.

외기온 - 에어컨 설정온도 ℃	0	2	5	8	10
보정팩터	0.5	0.8	1	1.5	2

즉, 상기 온도차팩터는 외기온과 사용자가 설정한 에어컨 설정온도차가 클수록 더 큰 값으로 설정되어, 결과적으로 상기 보정듀티를 더 증가시키도록 구성할 수 있는 것이다.상기한 바와 같이 에어컨의 냉매압에 따른 냉각 요청을 반영하여 액티브 에어 플랩을 제어함으로써, 에어컨 냉매의 적절하고 신속한 냉각을 도모할 수 있도록 하면, 불필요한 에어컨 컴프레서의 구동을 저감시켜서 차량의 연비 향상에 기여하도록 할 수 있다.

한편, 본 발명은 FATC에 의해 엔진 온 요청이 입력되거나, 엔진 냉각수온이 외기온에 따라 설정된 기준온도 이하인 경우에는 상기 컨트롤러가 상기 액티브 에어 플랩을 닫도록 제어하는 난방대응단계(S200)를 더 포함하도록 할 수 있다.

즉, 도 4에 예시한 바와 같이, FATC에서 엔진의 승온이 필요하여 엔진의 시동이 필요하다는 신호를 보내거나, 엔진 냉각수온 센서로부터 센싱된 냉각수온이 도시된 바와 같이 외기온에 따라 미리 설정된 기준온도 이하인 경우에는 상기 액티브 에어 플랩을 닫아서, 신속히 엔진의 온도를 상승시킬 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 액티브 에어 플랩을 닫아서 신속히 엔진의 온도를 상승시키면, 보다 신속한 엔진의 웜업(WARM UP) 및 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 기능 수행 등으로 배기 유해 성분을 저감시키는 데에 기여할 수 있는 바, 상기 기준온도는 상기한 바와 같은 EGR 기능의 개시가 가능한 냉각수 온도 등을 고려하여, 실험 및 해석에 의해 미리 적절히 설정해 둘 수 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

CLR; 컨트롤러
AAF; 액티브 에어 플랩
S10; 입력단계
S20; 요구듀티산출단계
S30; 보정듀티산출단계
S40; 최종듀티선정단계
S50; 플랩구동단계
S100; 냉매압고려단계
S200; 난방대응단계

Claims (6)

1. 컨트롤러가 엔진룸에 탑재된 다수의 냉각 필요 장치들이 요구하는 개별적인 냉각요구량을 입력 받는 입력단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 냉각요구량에 따라 요구듀티를 산출하는 요구듀티산출단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들에 대한 요구듀티에 차량의 외기온에 따른 외기온팩터를 곱하여, 각 냉각 필요 장치들에 대한 보정듀티를 산출하는 보정듀티산출단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 각 냉각 필요 장치들의 보정듀티들 중 최대값을 최종듀티로 선정하는 최종듀티선정단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 선정된 최종듀티로 액티브 에어 플랩의 개도를 조절하는 플랩구동단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 입력단계에서는, 상기 냉각 필요 장치들의 각 제어기가 요청하는 전동식 워터펌프 RPM과 라디에이터팬 RPM을 냉각요구량으로 입력 받는 것
   을 특징으로 하는 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 요구듀티산출단계에서는, 상기 각 제어기의 요청에 의해 산출되는 냉각요구량마다 별도로 구비된 냉각요구량에 따른 요구듀티의 맵으로부터, 현재의 냉각요구량에 해당하는 요구듀티를 상기 요구듀티로 산출하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 보정듀티산출단계에서는, 상기 각 요구듀티에 대하여 각각 별도로 설정된 외기온에 따른 보정팩터를 곱하여 상기 보정듀티를 산출하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   에어컨의 냉매압에 따른 요구듀티의 맵으로부터, 현재의 에어컨 냉매압에 해당하는 요구듀티를 산출하고, 상기 요구듀티에 외기온과 에어컨 설정온도의 차이에 따른 온도차팩터를 곱하여 보정듀티를 산출하는 냉매압고려단계;
   를 더 포함하여 구성되고,
   상기 최종듀티선정단계에서는 상기 냉매압고려단계에서 산출된 보정듀티를 상기 각 냉각 필요 장치들의 보정듀티들과 함께 비교하여 최대값을 상기 최종듀티로 선정하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 FATC에 의해 엔진 온 요청이 입력되거나, 엔진 냉각수온이 외기온에 따라 설정된 기준온도 이하인 경우에는 상기 액티브 에어 플랩을 닫도록 제어하는 난방대응단계;
   를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 에어 플랩 제어 방법.
   

Images