KR19980053909A - 다단계 쿨링팬 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

자동차의 주행 속도에 따라 상태가 변화하여 해당하는 크기의 전압을 출력하는 주행 속도 감지 수단과, 엔진의 구동 상태에 따른 냉각수의 온도 변화를 감지하여 해당하는 크기의 전압으로 출력하는 냉각수 온도 감지 수단과, 에어컨 동작을 온, 오프시키기 위한 에어컨 작동 시작 수단과, 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출 수단과, 상기 주행 속도 감지 수단의 신호와 상기 냉각수 온도 감지 수단의 신호와 에어컨 작동 시작 수단의 신호와 스로틀 밸브 개도 검출 수단의 신호를 입력받아 엔진의 과열 상태 정도를 판단하여, 판단한 엔진 과열 상태에 따라 엔진 냉각의 단계를 달리하도록 해당하는 제어신호를 출력하는 제어 수단과, 상기 제어수단에서 출력하는 제어신호에 따라 해당하는 단계에 따른 크기만큼 팬을 구동하여 엔진을 냉각하도록 하는 팬 구동 수단을 포함하여 이루어지며, 라디에이터 팬 및 에어컨 팬을 차량의 상태에 따라 단계적으로 그 회전 속도를 달리하여 부품의 개수를 줄여 비용을 절감할 수 있고, 소음 및 노이즈가 저감되며, 팬의 가동률 최적화를 통한 소비 전력 저감 및 배터리 충방전 효율이 증대되고, 엔진의 부하가 저감 및 엔진 성능이 향상된다.

Description

다단계 쿨링팬 제어 장치 및 그 방법

이 발명은 다단계 쿨링팬 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 자동차에 사용되는 냉각 및 냉방용 팬을 자동차의 주행상태나 주행 조건에 따라 자동으로 팬의 풍량을 달리하도록 하는 다단계 쿨링팬 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

자동차는 연료와 공기를 혼합의 연소에 의해 엔진이 작동하며, 작동하는 엔진의 힘에 의해 자동차가 주행한다.

상기와 같은 엔진의 작동에 의해 자동차가 주행할 때 및 에어콘을 동작시킬 때, 실린더 안의 연소 가스가 2000℃이상 이르면 엔진의 내연기관에 열이 전도된다.

따라서, 내연기관의 온도가 과도하게 상승하면 사용되는 부품 재료의 강도가 저하되어 고장이 발생하고 수명이 단축되며, 연소 상태가 저하되어 노킹(knocking)이나 조기점화되고, 충전효율이 떨어지게 되어 엔진의 출력을 저하시킨다.

그러므로 자동차는 혼합기의 연소에 의하여 발생하는 열의 일부를 냉각시켜 기관의 과열을 방지하고 운전을 원활하게 하기 위해 냉각 장치를 장착하여 자동차의 내연기관의 해당장치로 냉각수를 순환시키므로 내연기관을 냉각시켜 내연기관이 정상 상태를 유지할 수 있도록 한다.

상기 냉각장치는 라디에이터(radiator), 물펌프, 냉각 팬, 수온 조절기 등으로 구성되어, 물 펌프를 돌려 냉각수를 실린더 블록과 실린더 헤드의 물 재킷으로 보낸 다음, 가열된 냉각수를 라디에이터로 보내 방열한 후 다시 물 펌프로 순환시킨다.

이때, 물 펌프는 냉각팬이 부착되어 외부 공기를 라디에이터로 통해 강제적으로 흡입하여 방열효과를 좋게 한다.

상기 냉각팬의 동작 상태를 수온 센서를 이용하여 감지된 냉각수의 온도가 설정 온도까지 상승하면, 모터를 구동하기 위한 신호를 출력하여 모터를 회전시켜 냉각팬을 작동시키고, 냉각수 온도가 설정 온도까지 하강하면, 모터의 동작을 중지시켜 냉각팬의 동작을 중지시킨다.

그러나 종래의 냉각팬의 제어는 냉각수의 온도 감지에 따라 단순히 냉각팬을 온, 오프시키는 동작을 제어하므로서 엔진의 운전 조건이 고려되지 않아 최적의 팬 제어가 어려운 문제점이 있다.

따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차속 및 냉각 수온에 따라 냉각팬의 구동을 저속, 중속, 고속으로 동작시켜 최적의 팬 제어가 가능하도록 한다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 다단계 쿨링팬(cooling fan) 제어 장치의 블록 구성도이고,

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 다단계 쿨링팬 제어 장치의 동작 순서도이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 이 발명은;

자동차의 주행 속도에 따라 상태가 변화하여 해당하는 크기의 전압을 출력하는 주행 속도 감지 수단과;

엔진의 구동 상태에 따른 냉각수의 온도 변화를 감지하여 해당하는 크기의 전압으로 출력하는 냉각수 온도 감지 수단과;

에어컨 동작을 온, 오프시키기 위한 에어컨 작동 시작 수단과;

스로틀 밸브(throttle valve)의 개도를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출 수단과;

상기 주행 속도 감지 수단의 신호와 상기 냉각수 온도 감지 수단의 신호와 에어컨 작동 시작 수단의 신호와 스로틀 밸브 개도 검출 수단의 신호를 입력받아 엔진의 과열 상태 정도를 판단하여, 판단한 엔진 과열 상태에 따라 엔진 냉각의 단계를 달리하도록 해당하는 제어신호를 출력하는 제어 수단과;

상기 제어수단에서 출력하는 제어신호에 따라 해당하는 단계에 따른 크기만큼 팬을 구동하여 엔진을 냉각하도록 하는 팬 구동 수단을 포함하여 이루어진다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 이 발명의 다른 구성은 입력되는 감지 신호를 판단하는 단계와;

에어컨의 온, 오프 동작 상태를 판단하는 단계와;

입력된 감지 신호와 에어컨 온, 오프 상태에 따라 팬제어 조건을 판단하는 단계와;

판단한 팬제어 조건에 따라 팬을 구동시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의하여 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 다단계 쿨링팬 제어 장치의 블록 구성도이고,

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 다단계 쿨링팬 제어 장치의 동작 순서도이다.

첨부한 도1을 참조로 한 이 발명의 구성은;

에어컨 동작을 온, 오프시키기 위한 에어컨 스위치(S1)와;

자동차의 주행 속도에 따라 상태가 변화하여 해당하는 크기의 전압을 출력하는 차속 감지부(1)와;

엔진의 구동 상태에 따른 냉각수의 온도 변화를 감지하여 해당하는 크기의 전압으로 출력하는 냉각수온 감지부(2)와;

스로틀 밸브의 개도를 검출하는 티피에스(throttle position sensor)(3)와;

상기 차속 감지부(1)의 신호와, 상기 냉각수온 감지부(2)의 신호와, 에어컨 스위치(S1)의 온 신호와, 티피에스(3)의 신호를 입력받아 엔진의 과열 상태 정도를 판단하여, 판단한 엔진 과열 상태에 따라 엔진 냉각의 단계를 달리하도록 해당하는 제어신호를 출력하는 전자 제어 장치(4)와;

상기 제어수단에서 출력하는 제어신호에 따라 해당하는 단계에 따른 크기만큼 팬을 구동시키기 위해 온, 오프되는 파워 트랜지스터(power transister)부(5)와;

상기 파워 트랜지스터부(5)에서 출력하는 신호에 따라 해당하는 릴레이가 온, 오프되는 릴레이(relay)부(6)와;

상기 릴레이부(6)에서 출력하는 신호에 따라 해당하는 속도로 구동하는 팬모터부(7)와;

상기 팬 모터부(7)의 구동에 연동하여 구동하는 팬부(8)를 포함하여 이루어진다.

상기 파워 트랜지스터부(5)는 팬이 고속으로 구동되도록 전류를 소통시키는 고속 파워 트랜지스터(51)와, 팬이 저속으로 구동되도록 전류를 소통시키는 저속 파워 트랜지스터(52)로 구성되어 있고,

팬 모터부(7)는 라디에이터 앞에 부착된 냉각팬을 구동시키는 라디에이터 팬모터(71)와, 에어컨측에 부착된 냉각팬을 구동시키는 에어컨 팬 모터(72)로 구성되어 있으며,

팬 부(8)는 엔진의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 라디에이터 팬(81)과, 에어컨의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 에어컨 팬(82)을 포함하여 이루어진다.

첨부한 도 2를 참조로 한 이 발명의 다른 구성은;

각 감지 신호를 입력받는 단계(S100)와;

입력되는 감지 신호로 차속, 냉각수온, 스로틀 밸브의 개도 정도를 판단하는 단계(S200)와;

에어컨의 온, 오프 동작 상태를 판단하는 단계(S300)와;

입력되는 감지 신호에 따라 팬제어 조건을 판단하는 단계(S400)와;

에어컨 온시, 해당하는 파워 트랜지스터를 온 시키는 단계(500)와;

에어컨 온시, 파워 트랜지스터의 온에 따라 해당하는 릴레이가 온 되는 단계(S600)와;

에어컨 온시, 릴레이 온에 따라 해당하는 모터가 구동하는 단계(S700)와;

에어컨 온시, 해당하는 팬이 구동하는 단계(S800)와;

에어컨 오프시, 해당하는 파워 트랜지스터를 온 시키는 단계(401)와;

에어컨 오프시, 파워 트랜지스터의 온에 따라 해당하는 릴레이가 온되는 단계(S420)와;

에어컨 오프시, 릴레이 온에 따라 해당하는 모터가 구동하는 단계(S430)와;

에어컨 오프시, 해당하는 팬이 구동하는 단계(S440)를 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의하여, 첨부한 도 1과 도 2를 참조로 하여 이 발명의 실시예에 따른 다단계 쿨링팬 제어장치의 동작을 설명한다.

차속 감지부(1)는 차량의 현재 주행 속도를 감지하며, 감지한 차량 속도 신호를 전자제어장치(4)로 출력한다.

그리고, 냉각수온 감지부(2)는 차량의 주행에 따라 차량의 엔진을 냉각시키는 냉각수의 온도가 어느 정도인지를 감지하여 감지된 냉각수온에 따른 신호를 상기 전자제어장치(4)로 출력한다.

스로틀 밸브 개도 감지부(3)는 트로플 밸브가 어느정도 개폐되었는지를 감지하여 감지 신호를 상기 전자제어장치(4)로 출력한다.

운전자가 실내를 냉방시키기 위해 에어컨 스위치(S1)를 온 시키면, 에어컨 스위치(S1) 온 신호는 상기 전자제어장치(4)로 출력된다.

상기 전자제어장치(4)는 상기 차속 감지부(1)와 냉각수온 감지부(2)와 스로틀 밸브 개도 감지부(3)에서 출력하는 신호와, 에어컨 스위치(S1)의 온 신호를 입력받아 엔진의 과열 상태를 판단한다.

상기에서 전자제어장치(4)는 에어컨 스위치(S1)에서 출력하는 온, 오프 신호에 따라 엔진의 과열상태 판단을 달리하며, 그에 해당하는 판단조건은 다음의 [표 1]과 같다.

[표 1]

상기 첨부한 [표 1]에 도시한 바와 같이, 상기 전자제어장치(4)는 에어컨의 동작 여부에 따라 팬 구동 제어 조건이 달라지게 되며, 그중 에어컨이 동작하지 않을 경우, 차속이 시간당 20Km이하일 때와, 20Km이상 80Km이하일 때와, 80Km이상일때의 3가지 단계로 구분하고, 다시 냉각수온의 온도가 95도 이하 일 때와, 95도 이상 105도 이하일 때와 105도 이상일 때로 나누어 엔진의 과열 상태를 판단하여 판단한 과열 상태에 따라 팬을 제어한다.

그리고, 에어컨이 동작하고 있을 경우, 자동차의 엔진은 에어컨을 동작시키기 위해 같은 주행 상태일 때보다 엔진의 내연기관이 과열되게 되므로, 상기 전자제어장치(4)는 에어컨 오프시보다 팬이 많이 구동하도록 제어한다.

상기 전자제어장치(4)는 차량이 주행하지 않는 상태에서는 팬의 회전을 제어 하지 않으며, 가속시에는 순간적으로 팬이 동작하는 것을 금지시키며, 팬의 구동조건이나 팬을 오프시키는 조건이 되면, 공기량을 증가 또는 감소시키고, 일정시간이 경과한 후 팬이 구동되도록 해당하는 제어 신호를 출력한다.

또, 상기 전자제어장치(4)는 냉각 수온이 일정값 이상이고, 엔진이 오프되면, 일정시간동안 팬을 구동시키도록 제어 신호를 출력한다.

상기 [표 1]과 같은 제어가 수행되도록 하는 과정은 다음과 같다.

상기 전자제어장치(4)는 해당하는 동작이 수행되도록 파워 트랜지스터부(5)로 해당하는 제어 신호를 출력한다.

상기 파워 트랜지스터부(5)는 고속 파워 트랜지스터(51)와, 저속 파워 트랜지스터부(52)로 이루어져 있으며, 상기 전자제어장치(4)에서 출력하는 신호에 따라 하나 또는 둘 모두를 온 된다.

에어컨이 오프일 경우, 차속이 빠르고 냉각수온이 높더라도 상기 파워 트랜지스터부(5)는 하나의 트랜지스터부(51 내지 52)만을 온 시키고, 에어컨이 동작할 경우 차속이 빠르고, 냉각수온이 높으면 상기 파워 트랜지스터부(5)는 저속 및 고속 파워 트랜지스터부(51, 52)를 온 된다.

상기 파워 트랜지스터부(5)는 고속, 중속, 저속에 따라 그 동작을 달리하는데 고속일 경우, 고속 및 저속 파워 트랜지스터부(51 내지 52)를 동시에 온되고, 중속일 경우 고속 파워 트랜지스터부(51)만 온되며, 저속일 경우 저속 파워 트랜지스터부(52)만 온된다.

상기 파워 트랜지스터부(5)의 온 신호는 릴레이부(6)로 입력되며, 상기 릴레이부(6)는 입력되는 신호에 따라 해당하는 릴레이가 온된다.

상기 릴레이부(6)의 온 신호는 팬 모터부(7)로 입력된다.

상기 팬 모터부(7)는 라디에이터 팬을 구동시키기 위한 라디에이터 팬 모터(71)와, 에어컨 팬을 구동시키기 위한 에어컨 팬 모터(72)로 이루어져 있으며, 상기 릴레이부(6)에서 출력하는 신호에 따라 고속, 중속, 저속으로 구동한다.

팬부(8)는 라디에이터 앞에 부착되어 있는 라디에이터 팬(81)과 에어컨 동작시 구동하는 에어컨 팬(82)으로 이루어져, 상기 팬 모터부(7)의 구동에 연동하여 정지, 저속, 중속, 고속으로 구동함으로써, 엔진을 냉각시켜 엔진의 과열을 방지한다.

상기 [표 1]에 나타나지 않은 전자제어장치(4)의 팬 제어 조건은 고속 주행시 부하가 적은 경우 주행풍에 의해 라디에이터 및 콘덴서(condensor)의 방열량이 많기 때문에 팬의 풍량 요구치가 낮으므로 저속 모드로 제어한다.

이 발명은 라디에이터 팬 및 에어컨 팬을 차량의 상태에 따라 단계적으로 그 회전 속도를 달리하여 부품의 개수를 줄여 비용을 절감할 수 있고, 소음 및 노이즈가 저감되며, 팬의 가동률 최적화를 통한 소비 전력 저감 및 배터리 충방전 효율이 증대되고, 엔진의 부하가 저감 및 엔진 성능이 향상된다.

Claims (4)

1. 자동차의 주행 속도에 따라 상태가 변화하여 해당하는 크기의 전압을 출력하는 주행 속도 감지 수단과;

   엔진의 구동 상태에 따른 냉각수의 온도 변화를 감지하여 해당하는 크기의 전압으로 출력하는 냉각수 온도 감지 수단과;

   에어컨 동작을 온, 오프시키기 위한 에어컨 작동 시작 수단과;

   스로틀 밸브의 개도를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출 수단과;

   상기 주행 속도 감지 수단의 신호와 상기 냉각수 온도 감지 수단의 신호와 에어컨 작동 시작 수단의 신호와 스로틀 밸브 개도 검출 수단의 신호를 입력받아 엔진의 과열 상태 정도를 판단하여, 판단한 엔진 과열 상태에 따라 엔진 냉각의 단계를 달리하도록 해당하는 제어신호를 출력하는 제어 수단과;

   상기 제어수단에서 출력하는 제어신호에 따라 해당하는 단계에 따른 크기만큼 팬을 구동하여 엔진을 냉각하도록 하는 팬 구동 수단을 포함하여 이루어지는 다단계 쿨링팬 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기한 제어 수단은 ;

   다음의 [표 1]과 같은 제어를 수행하는 것이 특징인 다단계 쿨링팬 제어 장치.

   [표 1]
3. 입력되는 감지 신호를 판단하는 단계와 ;

   에어컨의 온, 오프 동작 상태를 판단하는 단계와 ;

   입력된 감지 신호와 에어컨 온, 오프 상태에 따라 팬 제어 조건을 판단하는 단계와 ;

   판단한 팬제어 조건에 따라 팬을 구동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 다단계 쿨링팬 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기한 입력된 감지 신호와 에어컨 온, 오프 상태에 따라 팬 제어 조건을 판단하는 단계는 ;

   차속의 감지 신호와, 냉각수온 감지 신호와 스로틀 밸브 개도 정도 신호와 에어컨의 동작 여부에 따라 팬의 회전 속도가 정지, 저속, 중속, 고속이 되도록 하는 제어 조건을 판단하는 것이 특징인 다단계 쿨링팬 제어 방법.