KR20160149544A - 차량의 워터펌프 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 워터펌프 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법은 엔진의 작동여부를 판단하는 단계(S10); 상기 엔진이 작동한다고 판단한 경우에는, 상기 엔진의 냉각수온 및 상기 엔진의 RPM을 측정하는 단계(S20); 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상인지 판단하는 단계(S30); 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상으로 판단된 경우에는, 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM으로부터, 냉각수 유량을 조절하는 워터펌프의 RPM을 결정하는 제 1 결정단계(S40); 및 결정된 상기 워터펌프의 RPM에 따라 상기 워터펌프가 구동되도록, 상기 워터펌프를 제어하는 단계(S50);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 냉각수 유량을 제어하여 배기열 회수장치의 효율을 극대화할 수 있다.

Description

차량의 워터펌프 제어방법 및 제어장치{A METHOD FOR CONTROLLING WATER PUMP OF VEHICLE AND AN APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 차량의 워터펌프 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수 유량을 제어하여 배기열 회수장치의 효율을 극대화할 수 있는 차량의 워터펌프 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.
엔진 냉각수는 엔진을 통과하여, 라디에이터 방향, 오일쿨러방향 및 EGR쿨러 방향으로, 병렬로 유동이 형성된다. 특히, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 배기열 회수장치가 장착된 하이브리드 차량은 엔진 냉각수의 유동을 형성하기 위해, 워터펌프가 포함된 냉각유로가 2가지 유형으로 구성될 수 있다.
그 중, 도 1에 도시된 타입(이하 제 1 타입)에서는 전자식 워터 펌프가 사용되며, 전기적으로 워터펌프의 RPM을 제어하여 냉각수 유동을 형성시킨다. 또한, 도 2에 도시된 타입(이하 제 2 타입)에서는 엔진에 냉각수를 공급하기 위한 제 1 워터펌프와 난방을 위해 보조적으로 사용되는 제 2 워터펌프를 포함한다. 제 1 워터펌프는 기계식 워터펌프로써 엔진의 구동시에만 작동되고, 제 2 워터펌프는 난방 요구가 있고, 엔진이 충분히 웜업(warm up)되며, 엔진이 구동을 하지 않을 경우에만 히터로 냉각수를 공급하기 위해 작동한다. 참고로, 하이브리드 차량의 경우에는 차량의 정지, 저속 주행 또는 저 토크 주행시에는 연비 향상을 위해 엔진을 정지할 수 있으나, 난방을 위한 열원 확보가 필요한 경우에는 엔진이 충분히 웜업(warm up) 될 때까지 모든 조건에서 엔진이 구동하게 된다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 배기열 회수장치는 엔진 구동시 버려지는 배기가스 열을 이용하여 냉각수를 가열함으로써, 엔진을 빠르게 웜업시키는 장치이다. 이에 따라 엔진의 마찰(Friction) 저감을 통해 차량의 연비를 향상시킬 수 있다. 배기열 회수장치에서 열교환량을 늘리는 방법으로는 배기가스의 양 또는 온도를 증가시키는 방법과 배기열 회수장치에서 열교환되는 냉각수의 유량을 증대시키는 방법(하기의 표 1 참조)이 있다.
배기온도
Figure pat00001
에서의 시험결과		 냉각수온 도달시간(
Figure pat00002
)
냉각수 유량
Figure pat00003
 14분 24초
냉각수 유량
Figure pat00004
 12분 51초
그 중 배기가스의 양 또는 온도를 증가시키는 방법은 배기가스의 양 또는 온도가 차량의 주행상태에 따라 설정된 엔진의 작동에 의해 결정되므로 제어하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래의 제 1 타입의 경우에는 냉각수온이 저온인 경우에는 엔진 열의 손실을 최소화하도록 워터펌프의 RPM을 제어하였고, 고온인 경우에는 엔진이 과열되지 않도록 워터펌프의 RPM을 제어하였다. 또한, 종래의 제 2 타입의 경우에는 제 1 워터펌프는 엔진 RPM에 연동되어 기계적으로 구동되었고, 제 2 워터펌프는 난방 요구가 있고, 엔진이 충분히 웜업(warm up)되며, 엔진이 구동을 하지 않을 경우에만 히터로 냉각수를 공급하였다. 즉, 종래의 배기열 회수 장치는 엔진의 과열 방지를 위해 엔진 구동시 기본적으로 작동하는 엔진 워터 펌프에 의해 결정되는 냉각수 유량에 대해서만 배기가스와 열교환을 시키므로, 배기열 회수장치의 효율을 극대화할 수 없는 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2012-0108921호 (2012.10.05)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각수 유량을 제어하여 배기열 회수장치의 효율을 극대화할 수 있는 차량의 워터펌프 제어방법 및 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법은 엔진의 작동여부를 판단하는 단계(S10); 상기 엔진이 작동한다고 판단한 경우에는, 상기 엔진의 냉각수온 및 상기 엔진의 RPM을 측정하는 단계(S20); 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상인지 판단하는 단계(S30); 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상으로 판단된 경우에는, 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM으로부터, 냉각수 유량을 조절하는 워터펌프의 RPM을 결정하는 제 1 결정단계(S40); 및 결정된 상기 워터펌프의 RPM에 따라 상기 워터펌프가 구동되도록, 상기 워터펌프를 제어하는 단계(S50);를 포함한다.
상기 차량의 워터펌프 제어방법은 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상이 아닌 것으로 판단된 경우에는, 배기가스의 온도로부터, 냉각수 유량을 조절하는 워터펌프의 RPM을 결정하는 제 2 결정단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 결정단계(S40)는 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM으로부터, 기 설정된 제 1 테이블에 따라, 워터펌프의 RPM을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 배기가스의 온도를 측정하는 단계(S61);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 측정된 배기가스의 온도로부터, 기 설정된 제 2 테이블에 따라, 상기 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S62);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법에서, 상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 엔진의 토크를 측정하는 단계(S63);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크로부터, 기 설정된 제 3 테이블에 따라 배기가스의 온도를 예측하는 단계(S64);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 예측된 배기가스의 온도로부터, 기 설정된 제 4 테이블에 따라, 상기 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S65);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 저장매체는 상기 워터펌프 제어방법이 저장된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치는 엔진(11); 상기 엔진(11)에 냉각수를 공급하는 워터펌프(12); 상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 냉각하는 라디에이터(13); 상기 워터펌프(12)와 상기 라디에이터(13) 사이에 배치되며, 냉각수 통로를 개폐하는 서모스탯(14); 상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 오일을 냉각하는 오일쿨러(15); 상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 재순환되는 배기가스를 냉각하는 EGR쿨러(16); 상기 EGR쿨러(16)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 차량 내부를 난방하는 히터(17); 및 상기 엔진(11)에서 배출된 배기가스를 이용하여, 상기 히터(17)에서 배출된 냉각수를 승온시키는 배기열 회수장치(18);를 포함하는 차량의 워터펌프 제어장치에 있어서, 상기의 저장매체(20); 엔진 RPM, 엔진 토크 및 냉각수온을 측정하는 제 1 측정부(31)와 배기가스 온도를 측정하는 제 2 측정부(32)를 포함하는 측정부(30); 및 상기 측정부(30)에서 측정된 엔진 RPM, 엔진 토크, 냉각수온 및 배기가스 온도에 따라, 상기 워터펌프(12)의 RPM을 결정하고, 이에 따라 상기 워터펌프(12)를 구동시키는 제어부(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법은 히터의 작동여부를 판단하는 단계(S100); 상기 히터가 작동하지 않는 것으로 판단된 경우에는 엔진의 작동여부를 판단하는 제 1 엔진작동 판단단계(S200); 상기 제 1 엔진작동 판단단계(S200)에서 엔진이 작동하는 것으로 판단된 경우에는, 냉각수온을 측정하는 단계(S300); 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상인지 판단하는 단계(S400); 및 상기 측정된 냉각수온이 상기 기 설정된 냉각수온 이상이 아닌 경우에는, 배기가스의 온도로부터, 난방용으로 사용되는 냉각수의 유량을 조절하는 제 2 워터펌프의 RPM을 제어하는 제 1 제어단계(S500);를 포함한다.
상기 차량의 워터펌프 제어방법은 상기 히터가 작동하는 것으로 판단된 경우에는, 상기 엔진의 작동여부를 판단하는 제 2 엔진작동 판단단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량의 워터펌프 제어방법은 상기 엔진이 작동하지 않는 것으로 판단된 경우에는 기 설정된 RPM으로 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 제 2 제어단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 제어단계(S500)는 배기가스 온도를 측정하는 단계(S510);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 제어단계(S500)는 측정된 배기가스 온도로부터, 기 설정된 제 5 테이블에 따라, 상기 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S520);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 제어단계(S500)는 결정된 상기 제 2 워터펌프의 RPM에 따라, 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 단계(S530);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법에서는, 상기 제 1 제어단계(S500)는 엔진 RPM 및 엔진 토크를 측정하는 단계(S540);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 제어단계(S500)는 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크로부터 기 설정된 제 6 테이블에 따라, 배기가스의 온도를 예측하는 단계(S550);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 제어단계(S500)는 예측된 배기가스 온도로부터, 기 설정된 제 7 테이블에 따라, 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S560);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 제어단계(S500)는 결정된 상기 제 2 워터펌프의 RPM에 따라, 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 단계(S570);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 저장매체는 상기 차량의 워터펌프 제어방법이 저장된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치는 엔진(110); 상기 엔진(110)에 냉각수를 공급하는 제 1 워터펌프(120); 상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 냉각하는 라디에이터(130); 상기 제 1 워터펌프와 상기 라디에이터(130) 사이에 배치되며, 냉각수 통로를 개폐하는 서모스탯(140); 상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 오일을 냉각하는 오일쿨러(150); 상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 재순환되는 배기가스를 냉각하는 EGR쿨러(160); 상기 EGR쿨러(160)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 차량 내부를 난방하는 히터(170); 및 상기 엔진(110)에서 배출된 배기가스를 이용하여, 상기 히터(170)에서 배출된 냉각수를 승온시키는 배기열 회수장치(180);를 포함하는 차량의 워터펌프 제어장치에 있어서, 상기 저장매체(200); 엔진 RPM, 엔진 토크 및 냉각수온을 측정하는 제 1 측정부(310)와 배기가스 온도를 측정하는 제 2 측정부(320)를 포함하는 측정부(300); 상기 EGR쿨러(160)와 상기 히터(170) 사이에 배치되어, 상기 히터(170)에 냉각수를 공급하는 제 2 워터펌프(400); 및 상기 측정부(300)에서 측정된 엔진 RPM, 엔진 토크, 냉각수온 및 배기가스 온도에 따라, 상기 제 2 워터펌프(400)의 RPM을 결정하고, 이에 따라 상기 제 2 워터펌프(400)를 구동시키는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉각수 유량을 제어하여 배기열 회수장치의 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 추가적인 구성없이 배기열 회수장치의 효율을 극대화하므로, 배기열 회수장치의 열교환기를 확대하는 것에 비해 원가 절감 및 중량 저감의 효과가 있다.
또한, 냉간시 엔진의 빠른 웜엄을 유도하여 연비를 향상시키고, 유해가스의 발생량을 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 대해 설명하는 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법의 순서도.
도 6은 워터펌프의 성능곡선을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치의 블록도.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법의 순서도.
도 11은 제 2 워터펌프의 성능곡선을 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치의 블록도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법의 순서도이고, 도 6은 워터펌프의 성능곡선을 나타낸 그래프이다. 도 3 내지 도 6을 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법은 엔진의 작동여부를 판단하는 단계(S10); 상기 엔진이 작동한다고 판단한 경우에는, 상기 엔진의 냉각수온 및 상기 엔진의 RPM을 측정하는 단계(S20); 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상인지 판단하는 단계(S30); 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상으로 판단된 경우에는, 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM으로부터, 냉각수 유량을 조절하는 워터펌프의 RPM을 결정하는 제 1 결정단계(S40); 및 결정된 상기 워터펌프의 RPM에 따라 상기 워터펌프가 구동되도록, 상기 워터펌프를 제어하는 단계(S50);를 포함한다.
엔진이 작동하지 않는 경우에는, 고온의 배기가스가 배출되지 않는다. 따라서, 배기열 회수장치에서 냉각수를 승온시킬 수 없으므로, 별도로 워터펌프의 RPM을 제어하지 않는 것이다. 또한, 상기 기 설정된 냉각수온은 엔진 웜업을 위한 최저의 냉각수온으로서, 차량의 종류, 차량 외부기온 등에 따라 달리 설정될 수 있다. 또한, 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상으로 판단된 경우에는, 냉각수 유동을 증가시키더라도 충분한 엔진 웜업이 가능하므로, 배기열 회수장치의 효율이 극대화되도록 워터펌프의 RPM을 제어하게 된다.
상기 제 1 결정단계(S40)는 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM으로부터, 기 설정된 제 1 테이블에 따라, 워터펌프의 RPM을 결정하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM에 따라, 배기열 회수장치의 효율을 극대화하면서도, 엔진 웜업(warm up)을 방해하지 않도록, 워터펌프의 RPM을 결정하여 배기열 회수장치에 공급되는 냉각수 유량을 제어하는 것이다. 상기 기 설정된 제 1 테이블은 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM과 이에 따라 결정된 최적의 워터펌프의 RPM(즉, 배기열 회수장치의 효율이 극대화되는 냉각수 유량을 확보하기 위한 워터펌프의 RPM)이 설정된 테이블이다.
상기 차량의 워터펌프 제어방법은 상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상이 아닌 것으로 판단된 경우에는, 배기가스의 온도로부터, 냉각수 유량을 조절하는 워터펌프의 RPM을 결정하는 제 2 결정단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 배기가스의 온도를 측정하는 단계(S61); 및 상기 측정된 배기가스의 온도로부터, 기 설정된 제 2 테이블에 따라, 상기 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S62);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 기 설정된 제 2 테이블은 상기 배기가스의 온도와 이에 따라 결정된 최적의 워터펌프의 RPM(즉, 배기열 회수장치의 효율이 극대화되는 냉각수 유량을 확보하기 위한 워터펌프의 RPM)이 설정된 테이블이다. 즉, 냉각수온이 낮은 경우에도 배기가스의 온도가 높다면, 냉각수 유량을 증대시켜 배기열 회수장치의 효율을 높이는 것이다. 이때 최적의 냉각수 유량은 상기 기 설정된 제 2 테이블에 따라 결정된 워터펌프의 RPM에 의해 정해진다.
상기 제 1 결정단계(S40), 상기 제 2 결정단계(S60) 및 상기 제어단계(S50)에서 워터펌프의 RPM은 상기 제 1 테이블 또는 상기 제 2 테이블에 의해 결정된 냉각수 유량에 대해, 도 6에 도시된 것과 같은 워터펌프 성능 곡선에 대응하는 RPM으로 결정된다. 또한, 상기와 같이 결정된 워터펌프 RPM으로 워터펌프를 구동하기 위해, 워터펌프 RPM에 대응하는 소모파워를 워터펌프에 공급하도록 제어하게 되는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법에서, 상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 엔진의 토크를 측정하는 단계(S63); 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크로부터, 기 설정된 제 3 테이블에 따라 배기가스의 온도를 예측하는 단계(S64); 및 상기 예측된 배기가스의 온도로부터, 기 설정된 제 4 테이블에 따라, 상기 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S65);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기 설정된 제 3 테이블은 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크와 이에 따라 예측되는 배기가스의 온도가 설정된 테이블이고, 상기 기 설정된 제 4 테이블은 상기 예측된 배기가스의 온도와 이에 따라 결정된 최적의 워터펌프의 RPM(즉, 배기열 회수장치의 효율이 극대화되는 냉각수 유량을 확보하기 위한 워터펌프의 RPM)이 설정된 테이블이다.
즉, 상기한 실시 예에서 상기 배기가스의 온도를 측정하는 단계(S61) 및 상기 측정된 배기가스의 온도로부터, 기 설정된 제 2 테이블에 따라, 상기 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S62)를 수행하는 것과 달리, 본 실시 예에서는 별도로 배기가스 온도를 측정하는 장치를 추가적으로 장착할 필요 없이, 종래의 차량에서 확인가능한 엔진 RPM 및 엔진 토크로부터 배기가스 온도를 예측하며, 이에 따른 워터펌프의 RPM(즉, 냉각수의 유량)을 결정하는 것이다. 이에 따라 추가 장치 배제에 따른 원가절감 등의 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치의 블록도이다. 도 7을 참조할 때, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치는 엔진(11); 상기 엔진(11)에 냉각수를 공급하는 워터펌프(12); 상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 냉각하는 라디에이터(13); 상기 워터펌프(12)와 상기 라디에이터(13) 사이에 배치되며, 냉각수 통로를 개폐하는 서모스탯(14); 상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 오일을 냉각하는 오일쿨러(15); 상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 재순환되는 배기가스를 냉각하는 EGR쿨러(16); 상기 EGR쿨러(16)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 차량 내부를 난방하는 히터(17); 및 상기 엔진(11)에서 배출된 배기가스를 이용하여, 상기 히터(17)에서 배출된 냉각수를 승온시키는 배기열 회수장치(18);를 포함하는 차량의 워터펌프 제어장치에 있어서, 상기 차량의 워터펌프 제어방법이 저장된 저장매체(20); 엔진 RPM, 엔진 토크 및 냉각수온을 측정하는 제 1 측정부(31)와 배기가스 온도를 측정하는 제 2 측정부(32)를 포함하는 측정부(30); 및 상기 측정부(30)에서 측정된 엔진 RPM, 엔진 토크, 냉각수온 및 배기가스 온도에 따라, 상기 워터펌프(12)의 RPM을 결정하고, 이에 따라 상기 워터펌프(12)를 구동시키는 제어부(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법의 순서도이고, 도 11은 제 2 워터펌프의 성능곡선을 나타낸 그래프이다. 도 8 내지 도 11을 참조할 때, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법은 히터의 작동여부를 판단하는 단계(S100); 상기 히터가 작동하지 않는 것으로 판단된 경우에는 엔진의 작동여부를 판단하는 제 1 엔진작동 판단단계(S200); 상기 제 1 엔진작동 판단단계(S200)에서 엔진이 작동하는 것으로 판단된 경우에는, 냉각수온을 측정하는 단계(S300); 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상인지 판단하는 단계(S400); 및 상기 측정된 냉각수온이 상기 기 설정된 냉각수온 이상이 아닌 경우에는, 배기가스의 온도로부터, 난방용으로 사용되는 냉각수의 유량을 조절하는 제 2 워터펌프의 RPM을 제어하는 제 1 제어단계(S500);를 포함한다. 상기 차량의 워터펌프 제어방법은 상기 히터가 작동하는 것으로 판단된 경우에는, 상기 엔진의 작동여부를 판단하는 제 2 엔진작동 판단단계(S600); 상기 엔진이 작동하지 않는 것으로 판단된 경우에는 기 설정된 RPM으로 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 제 2 제어단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 히터가 작동하여 난방의 필요가 있고, 엔진이 작동하는 경우에는 난방을 위한 충분한 열을 확보할 수 있으므로, 별도로 제 2 워터펌프를 제어하지 않는다. 또한, 히터가 작동하지 않는 경우에는 난방의 필요가 없으므로, 엔진이 작동하지 않더라도 별도로 제 2 워터펌프를 제어하지 않는다. 또한, 상기 측정된 냉각수온이 상기 기 설정된 냉각수온 이상인 경우에도, 난방을 위한 충분한 열을 확보할 수 있으므로, 별도로 제 2 워터펌프를 제어하지 않는다.
그러나 히터가 작동하지 않아 난방의 필요가 없고, 엔진은 작동하면서 상기 측정된 냉각수온이 상기 기 설정된 냉각수온 이상인 경우에는, 냉각수 유동을 증가시키더라도 충분한 엔진 웜업이 가능하다. 따라서, 배기열 회수장치의 효율성을 극대화하기 위해, 상기 제 1 제어단계(S500)를 수행하여 제 2 워터펌프의 RPM을 제어하게 된다. 또한, 히터가 작동하여 난방의 필요가 있는 경우, 엔진이 작동하지 않더라도 운전자의 의도에 따라 난방을 수행할 필요가 있다. 따라서 상기 제 2 제어단계(S700)를 수행하여 기 설정된 RPM으로 제 2 워터펌프를 제어하게 된다.
상기 기 설정된 냉각수온은 엔진 웜업을 위한 최저의 냉각수온으로서, 차량의 종류, 차량 외부기온 등에 따라 달리 설정될 수 있다. 또한, 상기 기 설정된 RPM 역시 차량의 종류, 차량 외부기온 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
상기 제 1 제어단계(S500)는 배기가스 온도를 측정하는 단계(S510); 측정된 배기가스 온도로부터, 기 설정된 제 5 테이블에 따라, 상기 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S520); 결정된 상기 제 2 워터펌프의 RPM에 따라, 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 단계(S530);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 기 설정된 제 5 테이블은 상기 배기가스의 온도와 이에 따라 결정된 최적의 워터펌프의 RPM(즉, 배기열 회수장치의 효율이 극대화되는 냉각수 유량을 확보하기 위한 워터펌프의 RPM)이 설정된 테이블이다. 즉, 냉각수온이 낮은 경우에도 배기가스의 온도가 높다면, 냉각수 유량을 증대시켜 배기열 회수장치의 효율을 높이는 것이다. 이때 최적의 냉각수 유량은 상기 기 설정된 제 2 테이블에 따라 결정된 워터펌프의 RPM에 의해 정해진다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어방법에서는 상기 제 1 제어단계(S500)는 엔진 RPM 및 엔진 토크를 측정하는 단계(S540); 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크로부터 기 설정된 제 6 테이블에 따라, 배기가스의 온도를 예측하는 단계(S550); 예측된 배기가스 온도로부터, 기 설정된 제 7 테이블에 따라, 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S560); 결정된 상기 제 2 워터펌프의 RPM에 따라, 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 단계(S570);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기 설정된 제 6 테이블은 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크와 이에 따라 예측되는 배기가스의 온도가 설정된 테이블이고, 상기 기 설정된 제 7 테이블은 상기 예측된 배기가스의 온도와 이에 따라 결정된 최적의 워터펌프의 RPM(즉, 배기열 회수장치의 효율이 극대화되는 냉각수 유량을 확보하기 위한 워터펌프의 RPM)이 설정된 테이블이다.
즉, 상기한 실시 예에서 상기 배기가스 온도를 측정하는 단계(S510); 상기 측정된 배기가스 온도로부터, 기 설정된 제 5 테이블에 따라, 상기 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S520); 및 상기 결정된 상기 제 2 워터펌프의 RPM에 따라, 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 단계(S530);를 수행하는 것과 달리, 본 실시 예에서는 별도로 배기가스 온도를 측정하는 장치를 추가적으로 장착할 필요 없이, 종래의 차량에서 확인가능한 엔진 RPM 및 엔진 토크로부터 배기가스 온도를 예측하며, 이에 따른 워터펌프의 RPM(즉, 냉각수의 유량)을 결정하는 것이다. 이에 따라 추가 장치 배제에 따른 원가절감 등의 효과가 있다.
상기 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S520, S560)에서 워터펌프의 RPM은 상기 제 5 테이블 또는 상기 제 7 테이블에 의해 결정된 냉각수 유량에 대해, 도 11에 도시된 것과 같은 제 2 워터펌프 성능 곡선에 대응하는 RPM으로 결정된다. 또한, 제 2 워터펌프가 구동된 경우와, 구동되지 않은 경우의 유량차이를 해석한 결과는 하기의 표 2와 같다. 따라서, 제 2 워터펌프의 작동으로 배기열 회수장치에 유입되는 유량이 증대되고, 이로 인해 배기열 회수장치의 효율이 증대됨을 확인할 수 있다.
엔진: 2000RPM
제 2 워터펌프: 4000RPM		 제 2 워터펌프 미작동 제 2 워터펌프 작동
배기열 회수장치의 유량
(해석)		 12.7 LPM 28.4 LPM
오일쿨러의 유량
(해석)		 8.6 LPM 6.5 LPM
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치의 블록도이다. 도 12를 참조할 때, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량의 워터펌프 제어장치는 엔진(110); 상기 엔진(110)에 냉각수를 공급하는 제 1 워터펌프(120); 상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 냉각하는 라디에이터(130); 상기 제 1 워터펌프와 상기 라디에이터(130) 사이에 배치되며, 냉각수 통로를 개폐하는 서모스탯(140); 상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 오일을 냉각하는 오일쿨러(150); 상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 재순환되는 배기가스를 냉각하는 EGR쿨러(160); 상기 EGR쿨러(160)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 차량 내부를 난방하는 히터(170); 및 상기 엔진(110)에서 배출된 배기가스를 이용하여, 상기 히터(170)에서 배출된 냉각수를 승온시키는 배기열 회수장치(180);를 포함하는 차량의 워터펌프 제어장치에 있어서, 상기 차량의 워터펌프 제어방법이 저장된 저장매체(200); 엔진 RPM, 엔진 토크 및 냉각수온을 측정하는 제 1 측정부(310)와 배기가스 온도를 측정하는 제 2 측정부(320)를 포함하는 측정부(300); 상기 EGR쿨러(160)와 상기 히터(170) 사이에 배치되어, 상기 히터(170)에 냉각수를 공급하는 제 2 워터펌프(400); 및 상기 측정부(300)에서 측정된 엔진 RPM, 엔진 토크, 냉각수온 및 배기가스 온도에 따라, 상기 제 2 워터펌프(400)의 RPM을 결정하고, 이에 따라 상기 제 2 워터펌프(400)를 구동시키는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
11, 110 엔진
12 워터펌프
120 제 1 워터펌프
13, 130 라디에이터
14, 140 서모스탯
15, 150 오일쿨러
16, 160 EGR쿨러
17, 170 히터
18, 180 배기열 회수장치
20, 200 저장매체
30, 300 측정부
31, 310 제 1 측정부
32, 320 제 2 측정부
400 제 2 워터펌프
500 제어부

Claims (22)

  1. 엔진의 작동여부를 판단하는 단계(S10);
    상기 엔진이 작동한다고 판단한 경우에는, 상기 엔진의 냉각수온 및 상기 엔진의 RPM을 측정하는 단계(S20);
    상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상인지 판단하는 단계(S30);
    상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상으로 판단된 경우에는, 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM으로부터, 냉각수 유량을 조절하는 워터펌프의 RPM을 결정하는 제 1 결정단계(S40); 및
    결정된 상기 워터펌프의 RPM에 따라 상기 워터펌프가 구동되도록, 상기 워터펌프를 제어하는 단계(S50);
    를 포함하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상이 아닌 것으로 판단된 경우에는, 배기가스의 온도로부터, 냉각수 유량을 조절하는 워터펌프의 RPM을 결정하는 제 2 결정단계(S60);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 결정단계(S40)는 상기 측정된 냉각수온 및 상기 측정된 엔진 RPM으로부터, 기 설정된 제 1 테이블에 따라, 워터펌프의 RPM을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 배기가스의 온도를 측정하는 단계(S61);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 측정된 배기가스의 온도로부터, 기 설정된 제 2 테이블에 따라, 상기 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S62);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 엔진의 토크를 측정하는 단계(S63);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크로부터, 기 설정된 제 3 테이블에 따라 배기가스의 온도를 예측하는 단계(S64);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 결정단계(S60)는 상기 예측된 배기가스의 온도로부터, 기 설정된 제 4 테이블에 따라, 상기 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S65);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 차량의 워터펌프 제어방법이 저장된 저장매체.
  10. 엔진(11);
    상기 엔진(11)에 냉각수를 공급하는 워터펌프(12);
    상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 냉각하는 라디에이터(13);
    상기 워터펌프(12)와 상기 라디에이터(13) 사이에 배치되며, 냉각수 통로를 개폐하는 서모스탯(14);
    상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 오일을 냉각하는 오일쿨러(15);
    상기 엔진(11)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 재순환되는 배기가스를 냉각하는 EGR쿨러(16);
    상기 EGR쿨러(16)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 차량 내부를 난방하는 히터(17); 및
    상기 엔진(11)에서 배출된 배기가스를 이용하여, 상기 히터(17)에서 배출된 냉각수를 승온시키는 배기열 회수장치(18);
    를 포함하는 차량의 워터펌프 제어장치에 있어서,
    제 9항의 저장매체(20);
    엔진 RPM, 엔진 토크 및 냉각수온을 측정하는 제 1 측정부(31)와 배기가스 온도를 측정하는 제 2 측정부(32)를 포함하는 측정부(30); 및
    상기 측정부(30)에서 측정된 엔진 RPM, 엔진 토크, 냉각수온 및 배기가스 온도에 따라, 상기 워터펌프(12)의 RPM을 결정하고, 이에 따라 상기 워터펌프(12)를 구동시키는 제어부(40);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어장치.
  11. 히터의 작동여부를 판단하는 단계(S100);
    상기 히터가 작동하지 않는 것으로 판단된 경우에는 엔진의 작동여부를 판단하는 제 1 엔진작동 판단단계(S200);
    상기 제 1 엔진작동 판단단계(S200)에서 엔진이 작동하는 것으로 판단된 경우에는, 냉각수온을 측정하는 단계(S300);
    측정된 냉각수온이 기 설정된 냉각수온 이상인지 판단하는 단계(S400); 및
    상기 측정된 냉각수온이 상기 기 설정된 냉각수온 이상이 아닌 경우에는, 배기가스의 온도로부터, 난방용으로 사용되는 냉각수의 유량을 조절하는 제 2 워터펌프의 RPM을 제어하는 제 1 제어단계(S500);
    를 포함하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 히터가 작동하는 것으로 판단된 경우에는, 상기 엔진의 작동여부를 판단하는 제 2 엔진작동 판단단계(S600);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 엔진이 작동하지 않는 것으로 판단된 경우에는 기 설정된 RPM으로 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 제 2 제어단계(S700);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 제어단계(S500)는 배기가스 온도를 측정하는 단계(S510);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 제어단계(S500)는 측정된 배기가스 온도로부터, 기 설정된 제 5 테이블에 따라, 상기 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S520);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 제어단계(S500)는 결정된 상기 제 2 워터펌프의 RPM에 따라, 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 단계(S530);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 제어단계(S500)는 엔진 RPM 및 엔진 토크를 측정하는 단계(S540);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 제어단계(S500)는 상기 측정된 엔진 RPM 및 상기 측정된 엔진 토크로부터 기 설정된 제 6 테이블에 따라, 배기가스의 온도를 예측하는 단계(S550);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 제어단계(S500)는 예측된 배기가스 온도로부터, 기 설정된 제 7 테이블에 따라, 제 2 워터펌프의 RPM을 결정하는 단계(S560);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 제어단계(S500)는 결정된 상기 제 2 워터펌프의 RPM에 따라, 상기 제 2 워터펌프를 구동하는 단계(S570);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어방법.
  21. 제 11항 내지 제 20항 중 어느 한 항의 차량의 워터펌프 제어방법이 저장된 저장매체.
  22. 엔진(110);
    상기 엔진(110)에 냉각수를 공급하는 제 1 워터펌프(120);
    상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 냉각하는 라디에이터(130);
    상기 제 1 워터펌프와 상기 라디에이터(130) 사이에 배치되며, 냉각수 통로를 개폐하는 서모스탯(140);
    상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 오일을 냉각하는 오일쿨러(150);
    상기 엔진(110)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 재순환되는 배기가스를 냉각하는 EGR쿨러(160);
    상기 EGR쿨러(160)에서 배출된 냉각수를 이용하여, 차량 내부를 난방하는 히터(170); 및
    상기 엔진(110)에서 배출된 배기가스를 이용하여, 상기 히터(170)에서 배출된 냉각수를 승온시키는 배기열 회수장치(180);
    를 포함하는 차량의 워터펌프 제어장치에 있어서,
    제 21항의 저장매체(200);
    엔진 RPM, 엔진 토크 및 냉각수온을 측정하는 제 1 측정부(310)와 배기가스 온도를 측정하는 제 2 측정부(320)를 포함하는 측정부(300);
    상기 EGR쿨러(160)와 상기 히터(170) 사이에 배치되어, 상기 히터(170)에 냉각수를 공급하는 제 2 워터펌프(400); 및
    상기 측정부(300)에서 측정된 엔진 RPM, 엔진 토크, 냉각수온 및 배기가스 온도에 따라, 상기 제 2 워터펌프(400)의 RPM을 결정하고, 이에 따라 상기 제 2 워터펌프(400)를 구동시키는 제어부(500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 워터펌프 제어장치.
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