KR20110109023A - 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차가 전기차 모드(EV 모드) 혹은 아이들 스톱에 진입하는 경우 엔진 냉각수의 온도, 난방장치의 작동 여부에 따라 전동식 워터펌프의 온/오프 구동과 구동량을 제어하여 엔진을 안정되게 유지시키는 하이브리드 자동차의 워터펌프 제어방법이다.
본 발명은 운전모드를 판단하여 전기차 모드로 전환되거나 아이들 스톱에 진입하는지 판단하는 과정, 전기차 모드 혹은 아이들 스톱이면 냉각수 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 판단하는 과정, 냉각수 온도가 기준 온도 미만이면 전동식 워터펌프의 구동 오프를 유지하고, 기준 온도를 초과하였으면 전동식 워터펌프를 구동 온시켜 냉각수 순환을 실행하는 과정, 전동식 워터펌프를 온으로 구동하는 상태에서 차속이 기준속도 이상이면 차속에 연동하여 전동식 워터펌프의 구동량을 가변 제어하는 과정을 포함한다.

Description

하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROL ELECTRIC WATER PUMP OF HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 자동차에 적용되는 전동식 워터펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기차 모드(EV 모드) 혹은 아이들 스톱에 진입하는 경우 엔진 냉각수의 온도, 난방장치의 작동 여부에 따라 전동식 워터펌프의 온/오프 구동과 구동량을 제어하는 하이브리드 자동차의 워터펌프 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차에 대한 강화된 배기가스의 규제를 만족시키고, 연비 향상을 제공하기 위하여 하이브리드 자동차가 개발되고 있으며, 일부 양산되어 운행되고 있다.
하이브리드 자동차는 다양한 형태가 있으나, 통상적으로 동력원으로 엔진과 모터가 적용되며, 주행 상황과 차량의 조건에 따라 모터로만 구동되는 전기차(EV)모드, 엔진과 모터를 구동력으로 사용하는 하이브리드(HV)모드가 제공된다.
그리고, 하이브리드 자동차는 감속시에 모터를 역회전시키는 회생제동을 통해 전기를 생산하여 배터리에 저장하며, 정차시에는 엔진을 시동 오프하고 출발시 모터로 엔진을 재시동시키는 아이들 스톱 앤 고(Idle Stop and Go) 제어를 통해 연비 향상 및 배기가스의 안정화를 제공한다.
상기한 하이브리드 자동차에는 통상적으로 엔진의 과열을 방지하기 위하여 냉각수를 강제 순환시키는 방식이 적용되며, 이를 위해 엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드에 냉각수로를 형성하고, 워터펌프의 작동으로 냉각수로에 냉각수를 강제로 순환시켜 엔진이 과열되는 것을 방지하여 준다.
워터펌프는 벨트를 통해 엔진의 여러 보기류 들과 맞물려, 엔진의 시동과 동시에 상시 동작되어 엔진의 워밍업 조건이나 냉각조건에 관계없이 상시적으로 냉각수를 순환시킨다.
따라서, 냉각수의 온도가 매우 높은 상태에서 전기차 모드(EV모드) 혹은 아이들 스톱으로 진입하는 경우 워터펌프의 동작이 정지되어 냉각수의 순환이 실행되지 않으므로 엔진의 과열을 유발시켜 오버 히트 등 심각한 문제점을 발생시킨다.
또한, 냉각수의 온도가 고열인 상태에서 아이들 스톱에 진입된 다음 해제되어 엔진의 재시동이 실행되고 급가속되는 경우 급격한 냉각수 온도의 상승이 실행되어 엔진이 과열되어 심각한 손상을 유발시키는 문제점을 발생시킨다.
또한, 난방장치의 작동이 요구되는 상태에서 전기차 모드 혹은 아이들 스톱으로 진입하는 경우 워터펌프의 동작 정지에 따라 냉각수의 순환이 중지되므로 실내온도의 관리가 불가능해지는 문제점을 발생시킨다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 하이브리드 자동차에 전동식 워터펌프를 적용하고, 엔진 냉각수의 온도가 매우 높은 조건에서 전기차 모드로 전환되거나 아이들 스톱에 진입하는 경우 전동식 워터펌프를 강제로 구동시켜 엔진의 온도를 안정되게 유지시키며, 아이들 스톱의 해제 후 재시동과 급가속이 요구되는 경우에도 엔진의 과열이 발생되지 않도록 하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 난방장치의 작동이 요구되는 상태에서 전기차 모드 혹은 아이들 스톱으로 진입하는 경우 전동식 워터펌프를 일정량으로 구동시켜 냉각수의 순환을 제공함으로써 실내 난방을 안정되게 유지시키도록 하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 냉각수의 온도가 설정된 기준온도, 대략 100℃를 초과하는 조건에서 아이들 스톱에 진입하면 차속에 따라 맵핑된 펙터 값을 적용하여 전동식 워터펌프의 구동량을 가변 제어하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉각수의 순환 방향을 결정하는 서모스탯; 냉각수 온도를 검출하는 수온센서; 냉각수를 순환시키는 전동식 워터펌프를 포함하며,
냉각수 온도가 기준온도를 초과하는 상태에서 하이브리드 모드에서 전기차 모드의 전환이 검출되거나 아이들 스톱에 진입되면 상기 전동식 워터펌프를 구동 온 시켜 엔진 시동 오프에 관계없이 냉각수 순환을 실행하는 제어부를 포함하는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치를 제공한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운전모드를 판단하여 전기차 모드로 전환되거나 아이들 스톱에 진입하는지 판단하는 과정;
전기차 모드 혹은 아이들 스톱이면 냉각수 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 판단하는 과정;
냉각수 온도가 기준 온도 미만이면 전동식 워터펌프의 구동 오프를 유지하고, 기준 온도를 초과하였으면 전동식 워터펌프를 구동 온시켜 냉각수 순환을 실행하는 과정;
전동식 워터펌프를 온으로 구동하는 상태에서 차속이 기준속도 이상이면 차속에 연동하여 전동식 워터펌프의 구동량을 가변 제어하는 과정을 포함하는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명은 하이브리드 자동차에서 차량의 조건 및 차속의 조건에 따라 냉각수 순환을 최적으로 조정함으로써, 엔진의 과열 및 과냉이 방지되어 엔진 효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 전기차 모드 및 아이들 스톱이 진입된 경우에도 안정적인 실내 난방을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어절차를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 자기 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 동력원인 엔진(100)과 서모스탯(110), 라디에이터(120), 수온센서(120), 전동식 워터펌프(150) 및 제어부(150)를 포함한다.
서모스탯(110)은 엔진(100)에서 배출되는 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 순환 방향을 바이패스(By Pass) 라인 혹은 라디에이터(120)로 결정하여 순환시킨다.
라디에이터(120)는 코어(Core)를 통해 냉각수와 대기의 접촉 면적을 확장시켜 냉각수에 흡수된 열을 방열시키고, 일측에는 냉각수의 온도 조건과 차량의 운전조건에 따라 방열 효과를 높여주기 위하여 강제 송풍을 제공하는 쿨링팬(도시되지 않음)이 장착된다.
수온센서(130)는 라디에이터(120) 혹은 바이패스 라인을 순환하여 엔진(100)으로 유입되는 냉각수 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(150)에 제공한다.
전동식 워터펌프(140)는 엔진(100)과 서모스탯(110)의 사이에 장착되며, 제어부(150)에서 인가되는 제어신호에 따라 온/오프 구동과 구동량(구동속도)이 제어되어 냉각수의 순환을 실행한다.
상기 전동식 워터펌프(140)는 클러치 워터펌프 혹은 전자식 워터펌프 중 어느 하나로 적용된다.
제어부(150)는 하이브리드(HEV) 모드에서 전기차(EV) 모드의 전환이 검출되거나 아이들 스톱에 진입되는 경우 수온센서(130)에서 검출되는 냉각수의 온도가 설정된 기준온도를 초과하는 상태이면 전동식 워터펌프(140)를 구동 온 시켜 엔진(100)의 시동 오프에 관계없이 냉각수의 순환이 이루어지도록 하여 엔진(100)이 과열되는 것을 방지한다.
상기 제어부(150)는 난방장치의 작동이 요구되는 상태에서 전기차 모드 혹은 아이들 스톱으로 진입하는 경우 전동식 워터펌프(140)를 구동 온시켜 일정량으로 냉각수 순환을 제공하여 실내 난방의 온도 관리가 가능하도록 한다.
또한, 상기 제어부(150)는 온도센서(130)로 검출되는 냉각수의 온도가 설정된 기준온도, 대략 90℃ 내지 96℃를 초과하는 조건에서 아이들 스톱에 진입하면 차속에 따라 맵핑된 펙터 값을 적용하여 전동식 워터펌프(140)의 구동량을 가변 제어하여 최적의 냉각효율을 제공하고, 온도센서(130)로 검출되는 냉각수 온도가 설정된 기준온도 미만으로 검출되면 전동식 워터펌프(140)를 구동 오프로 제어한다.
또한, 제어부(150)는 냉각 시스템에서 에러가 검출되면 경고 메시지를 출력함과 동시에 림프 홈 모드(Limp Home Mode)로 진입하여 전동식 워터펌프(150)를 일정한 구동량으로 상시 작동시켜 냉각수의 순환이 상시적으로 이루어지도록 한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
하이브리드 자동차에서 제어부(150)는 모든 센서에서 검출되는 운전정보를 분석하여(S101) 냉각 시스템을 진단하며(S102) 진단 결과 정상상태를 유지하고 있는지를 판단한다(S103).
상기 S103에서 냉각 시스템이 비정상적인 상태로 판단되면 제어부(150)는 설정된 소정의 형식으로 경고 메시지를 출력한 다음 림프 홈 모드로 진입하여 전동식 워터펌프(150)를 일정한 구동량으로 상시 작동시켜 일정량의 냉각수 순환이 상시적으로 이루어지도록 한다(S104).
상기 S103에서 냉각 시스템이 정상적인 상태로 판단되면 제어부(150)는 히터 스위치 온/오프 접점의 상태를 인식하여(S105) 난방장치의 작동 온이 선택되었는지를 판단한다(S106).
상기 S106의 판단에서 난방장치의 작동 온이 선택되었으면 냉각수의 온도에 관계없이 전동식 워터펌프(140)를 온으로 구동시켜(S107), 냉각수를 순환시킴으로써 실내온도 관리가 실행되도록 한다(S108).
상기 S106에서 난방장치의 작동 온이 선택되지 않았으면 운전모드를 판단하여(S109) 하이브리드(HEV) 모드에서 전기차(EV) 모드로 전환되었거나 아이들 스톱에 진입되었는지를 판단한다(S110).
상기 S110의 판단에서 전기차(EV) 모드로 전환되었거나 아이들 스톱에 진입되었으면 수온센서(130)에서 검출되는 냉각수 온도가 설정된 기준온도(대략 90℃ 내지 96℃)를 초과하였는지 판단한다(S111)(S112).
상기 S112의 판단에서 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 미만이면 전동식 워터펌프(140)을 구동 오프로 제어하여 엔진(100)의 부하를 경감시킴으로써, 연비 향상이 제공되도록 한다(S113).
상기 S112의 판단에서 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 이상이면 초과하면 전동식 워터펌프(140)를 구동 온으로 제어하여 일정한 구동량으로 전동식 워터펌프(140)를 동작시켜 냉각수 순환을 실행한다(S114).
상기와 같이 전동식 워터펌프(140)를 구동 온으로 제어하여 냉각수 순환을 실행하는 과정에서 주행 차속이 설정된 기준 차속을 초과하였는지 판단한다(S115).
상기 S115에서 주행 차속이 설정된 기준 차속을 초과하였으면 차속에 따라 설정된 펙터 값을 적용하여 전동식 워터펌프(140)의 구동 속도를 결정한다(S116).
이후, 제어부(150)는 차속 조건이 적용되어 결정되는 구동 속도로 전동식 워터펌프(140)의 구동량을 가변 제어하여 냉각수 순환을 실행함으로써, 엔진 상태를 안정되게 유지하여 준다(S117).
따라서, 본 발명은 하이브리드 자동차에서 모드의 전환에 따라 엔진이 시동 오프되는 경우에도 냉각수 온도에 따라 전동식 워터펌프의 온/오프 구동을 제어함으로써, 엔진을 안정된 상태로 유지하여 효율을 향상시킨다.
또한, 엔진의 시동 온/오프 여부에 관계없이 난방장치의 작동 온이 선택되는 경우 냉각수의 순환을 실행시켜 실내 온도를 안정되게 관리함으로써, 하이브리드 자동차의 운행에 신뢰성을 제공한다.
100 : 엔진 110 : 서모스탯
120 : 라디에이터 130 : 수온센서
140 : 전동식 워터펌프 150 : 제어부

Claims (6)

  1. 냉각수의 순환 방향을 결정하는 서모스탯;
    냉각수 온도를 검출하는 수온센서;
    냉각수를 순환시키는 전동식 워터펌프;
    를 포함하며,
    냉각수 온도가 기준온도를 초과하는 상태에서 하이브리드 모드에서 전기차 모드의 전환이 검출되거나 아이들 스톱에 진입되면 상기 전동식 워터펌프를 구동 온 시켜 엔진 시동 오프에 관계없이 냉각수 순환을 실행하는 제어부;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 전기차 모드 혹은 아이들 스톱 상태에서 난방장치의 작동이 요구되면 전동식 워터펌프를 구동 온시켜 일정 유량의 냉각수 순환을 실행하는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 냉각수가 설정된 기준온도를 초과하는 상태에서 아이들 스톱에 진입하면 차속에 따라 맵핑된 펙터 값을 적용하여 전동식 워터펌프의 구동속도를 가변 제어하는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 냉각 시스템의 이상이 검출되면 림프 홈 모드로 진입하여 경고 메시지를 출력하고 설정된 구동량으로 전동식 워터펌프를 제어하여 냉각수를 상시 순환시키는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어장치.
  5. 운전모드를 판단하여 전기차 모드로 전환되거나 아이들 스톱에 진입하는지 판단하는 과정;
    전기차 모드 혹은 아이들 스톱이면 냉각수 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 판단하는 과정;
    냉각수 온도가 기준 온도 미만이면 전동식 워터펌프의 구동 오프를 유지하고, 기준 온도를 초과하였으면 전동식 워터펌프를 구동 온시켜 냉각수 순환을 실행하는 과정;
    전동식 워터펌프를 온으로 구동하는 상태에서 차속이 기준속도 이상이면 차속에 연동하여 전동식 워터펌프의 구동량을 가변 제어하는 과정;
    을 포함하는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전기차 모드 혹은 아이들 스톱 상태에서 난방장치의 작동 온이 검출되면 엔진 시동에 관계없이 전동식 워터펌프를 구동 온시켜 냉각수 순환을 실행하는 과정을 더 포함하는 하이브리드 자동차의 전동식 워터펌프 제어방법.
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