KR20180026053A - 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법 - Google Patents

우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180026053A
KR20180026053A KR1020160112961A KR20160112961A KR20180026053A KR 20180026053 A KR20180026053 A KR 20180026053A KR 1020160112961 A KR1020160112961 A KR 1020160112961A KR 20160112961 A KR20160112961 A KR 20160112961A KR 20180026053 A KR20180026053 A KR 20180026053A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aqueous solution
temperature
sensor
urea tank
water level
Prior art date
Application number
KR1020160112961A
Other languages
English (en)
Inventor
차대석
오승열
송성근
신덕식
이상택
조주희
최정식
박병철
김수용
정규창
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020160112961A priority Critical patent/KR20180026053A/ko
Publication of KR20180026053A publication Critical patent/KR20180026053A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1811—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1814—Tank level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 방법은, AD 인터럽트가 설정된 시간마다 동작하는지 판단하는 단계; AD 인터럽트가 동작될 경우, 우레아 탱그 외부에 구비된 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서로부터 각각 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 계측하는 단계; 및 계측된 수용액의 온도가 설정된 온도 이하로 판단될 경우, 히터를 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTING A FREEZING OF UREA AQUEOUS SOLUTION}
본 발명은 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 실시간으로 계측하여, 빙결되지 않도록 히터를 제어하는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
우레아 탱크 내부에는 다양한 센서가 구비되어 있어, 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도 등을 실시간으로 체크할 수 있다.
그러나, 종래의 우레아 탱크에 구비된 각종 센서들은 우레아 탱크 내부에 구비되어 있어, 센서의 설치가 어렵다는 문제점과 수용액에 의하여 센서들이 부식되어 센서들의 수명이 짧아져서 잦은 교체로 경제성 및 실용성을 만족시켜 줄 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 우레아 탱크 내부의 수용액의 현재 상태를 확인하기 위한 각종 센서들을 손쉽게 설치할 수 있고, 센서들의 수명을 연장시켜 줄 수 있는 장치 및 방법의 개발이 시급한 실정이다.
[관련기술문헌]
1. 환원제 탱크 내의 환원제의 상태를 결정하기 위한 방법(특허출원번호 제 10-2012-7013006호)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우레아 탱크 외부에 온도, 수위 및 농도 센서 등을 구비하여, 센서들이 수용액에 의하여 부식이 일어나지 않고, 센서의 수명을 연장시켜 줄 수 있어, 경제성, 실용성 및 편의성 등을 향상시켜줄 수 있는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 우레아 탱크 내부 수용액의 온도를 실시간으로 계측하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 빙결을 방지할 수 있는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도 등을 실시간으로 계측하여, 계측된 각종 정보를 DCU(Dosing Control Unit)로 전송할 수 있어 상황에 따른 최적의 상태를 유지하기 위한 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 방법은, AD 인터럽트가 설정된 시간마다 동작하는지 판단하는 단계; AD 인터럽트가 동작될 경우, 우레아 탱그 외부에 구비된 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서로부터 각각 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 계측하는 단계; 및 계측된 수용액의 온도가 설정된 온도 미만으로 판단될 경우, 히터를 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, DCU와 CAN 통신이 가능한지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, DCU와 CAN 통신이 가능하지 않은 경우, DCU와 CAN 통신을 수행하기 위한 계측된 온도, 수위 및 농도 데이터를 획득하는 단계; 및 획득된 온도, 수위 및 농도 데이터를 CAN 통신을 이용하여 DCU로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 계측된 우레아 탱크 내부 수용액의 수위가 설정된 수위 이상인지 판단하는 단계; 및 수용액의 수위가 설정된 수위 미만으로 판단될 경우, 시스템이 정지되는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치는, 우레아 탱크의 외부에 구비된 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서; 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서를 구동하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 계측하는 MCU; 및 MCU의 제어에 따라 설정된 온도 미만에서 구동되는 히터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서와 MCU 사이에 구비되는 제어모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 우레아 탱크 외부에 온도, 수위 및 농도 센서 등을 구비하여, 센서들이 수용액에 의하여 부식이 일어나지 않고, 센서의 수명을 연장시켜 줄 수 있어, 경제성, 실용성 및 편의성 등을 향상시켜줄 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 우레아 탱크 내부 수용액의 온도를 실시간으로 계측하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 빙결을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도 등을 실시간으로 계측하여, 계측된 각종 정보를 DCU로 전송할 수 있어 상황에 따른 최적의 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명에서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 모듈의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 송수신 신호를 이용하여 우레아 탱크 내부 수용액의 수위와 농도를 계측하는 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 탱크 내부 수용액의 수위량에 따른 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격의 차이를 보여주는 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 탱크 내부 수용액의 농도를 계산하는 실험 결과를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 (software), 또는 하드웨어 (hardware) 로 구성된, 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 디지털 신호 처리 디바이스 (Digital Signal Processing Device) 의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치를 모식적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른, 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치는 우레아 탱크(urea tank, 100)의 외측면에 구비된 온도 센서(101), 수위 센서(102), 농도 센서(103) 및 제어 모듈(104)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 온도 센서(101)는 우레아 탱크(100) 하단의 외측면에 구비되어, 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 온도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 온도 센서(101)는 제어 모듈(104)의 제어에 따라 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 온도를 측정하여, 제어 모듈(104)에서 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 온도를 계측할 수 있도록 할 수 있다.
수위 센서(102)는 우레아 탱크(100) 하단의 또 다른 외측면에 구비되어, 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 수위를 측정할 수 있다. 구체적으로, 수위 센서(102)는 제어 모듈(104)의 제어에 따라 수위 센서(102)에서 우레아 탱크(100) 상단 방향으로 송신 신호인 초음파 신호를 전송한 후, 우레아 탱크(100) 상단의 공기층에서 반사된 수신 신호인 초음파 신호를 수신할 수 있다. 이후, 제어 모듈(104)은 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격을 계산하여, 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 수위를 측정할 수 있다.
농도 센서(103)는 우레아 탱크(100) 하단의 외부 일 측면에 구비되어, 제어 모듈(104)의 제어에 따라 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 농도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 농도 센서(103)는 우레아 탱크(100) 하단 외부의 또 다른 측면(농도 센서(103)와 맞은 편)에 위치한 반사판(106)으로 송신 신호인 초음파 신호를 전송한 후, 반사판(106)에서 반사된 수신 신호인 초음파 신호를 수신할 수 있다. 이후, 제어 모듈(104)은 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격을 계산하여, 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 농도를 측정할 수 있다.
제어 모듈(104)은 온도 센서(101), 수위 센서(102) 및 농도 센서(103)와 연결되어, 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 계측할 수 있다. 구체적으로, 제어 모듈(104)은 온도 센서(101)를 제어하여 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 계측할 수 있다. 또한, 제어 모듈(104)은 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 온도가 설정된 온도 이하로 판단될 경우, 우레아 탱크(100) 내부에 위치한 히터(heater, 105)를 구동시켜, 우레아 탱크(100) 내부 수용액이 빙결되지 않도록 할 수 있다. 또한, 제어 모듈(104)은 우레아 탱크(100) 내부 수용액의 수위를 계측하여, 계측된 수용액의 수위가 설정된 수위 미만으로 판단될 경우, 시스템을 정지시킬 수 있다.
종래의 각종 센서는 우레아 탱크 내부에 구비되어 있어, 센서의 설치가 어렵다는 문제점과 수용액에 의하여 센서들이 부식되어 센서들의 수명이 짧아져서 잦은 교체로 경제성 및 실용성을 만족시켜 줄 수 없는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치는 우레아 탱크(100) 외부에 온도 센서(101), 수위 센서(102) 및 농도 센서(103)를 구비하여, 설치가 간단하며, 수용액에 의한 부식이 일어나지 않아 센서의 수명을 연장시켜 줄 수 있어, 경제성, 실용성 및 편의성을 향상시켜 줄 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 모듈의 구성을 도시한 블록도이다. 먼저, 제어 모듈(200)은 temp sensor value module(202), MCU(Micro Controller Unit, 203), oscillator module(204, 212), PLL(Phase Locked Loop) module(205, 213), pulse generator module(206, 214), low noise amplifier module(208, 216), gain amplifier module(209, 217), band pass filter module(210, 218), zero cross detect module(211, 219), CAN module(220), voltage regulator module(221), FET(Field Effect Transistor, 222)를 포함할 수 있다.
temp sensor value module(202)은 온도 센서(201)가 나타내는 저항 값을 설정된 전압 값으로 변환하여, 변환된 전압 값을 MCU(203)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 온도 센서(201)는 0℃의 온도를 1KΩ의 저항 값으로 나타내고, 현재 우레아 탱크 내부 수용액의 온도가 1℃로 가정할 때, temp sensor value module(202)은 온도 센서(201)로부터 1KΩ의 저항 값을 읽어들인 후, 1KΩ의 저항 값을 특정 전압 값으로 변환하여, 변환된 특정 전압 값을 MCU(203)로 전송할 수 있다.
oscillator module(204)은 MCU(203)로부터 트리거 신호(trigger signal)를 수신하여, PLL module(205)로 설정된 크기의 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, oscillator module(204)은 MCU(203)로부터 트리거 신호를 수신하여 발생된 8MHz의 신호를 PLL module(205)로 전송할 수 있다.
PLL module(205)은 oscillator module(204)로부터 설정된 크기의 신호를 수신하여, 수신된 신호를 설정된 크기만큼의 신호로 낮추어 pulse generator module(206)로 전송할 수 있다. 예를 들면, PLL module(205)은 oscillator module(204)로부터 8MHz의 신호를 수신하여, 수위 센서(207)가 구동될 수 있도록, 8MHz의 신호를 2MHz의 신호로 신호의 크기를 낮출 수 있다.
pulse generator module(206)은 PLL module(205)로부터 설정된 크기만큼 낮추어진 신호를 수신하여, 수위 센서(207)에서 우레아 탱크 상단 방향으로 전송할 제1 송신 신호를 수위 센서(207)로 전송할 수 있다.
low noise amplifier module(208)은 수위 센서(207)로부터 제1 수신 신호를 수신하여, 수신한 제1 신호에서 노이즈를 필터링한 후, 필터링된 신호를 gain amplifier module(209)로 전송할 수 있다. 여기서, 제1 수신 신호란, 수위 센서(207)가 우레아 탱크 상단 방향으로 신호를 전송한 후, 우레아 탱크 상단의 공기층에서 반사되어 수신된 신호를 의미하고, 제1 송신 신호란, 수위 센서(207)가 우레아 탱크 상단 방향으로 전송하는 신호를 의미한다.
gain amplifier module(209)은 low noise amplifier module(208)로부터 수신한 필터링된 신호를 특정 이득 값을 주어 증폭시킨 후, 증폭된 신호를 band pass filter module(210)로 전송할 수 있다.
band pass filter module(210)은 gain amplifier module(209)로부터 수신한 증폭된 신호 중 특정 주파수의 신호만을 검출하기 위해 수신한 증폭된 신호를 검출할 수 있다.
zero cross detect module(211)은 band pass filter module(210)를 통해 검출된 신호를 디지털(digital) 값으로 변환한 후, 변환된 디지털 값을 MCU(203)로 전송할 수 있다.
MCU(203)와 농도 센서(215) 사이에 구비된 oscillator module(212), PLL module(213), gain amplifier module(217), band pass filter module(218) 및 zero cross detect module(219)은 상술한 oscillator module(204), PLL module(205), gain amplifier module(209), band pass filter module(210) 및 zero cross detect module(211)과 동일한 기능을 수행하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, pulse generator module(214)은 PLL module(205)로부터 설정된 크기만큼 낮추어진 신호를 수신하여, 농도 센서(215)에서 반사판 방향으로 전송할 제2 송신 신호를 농도 센서(215)로 전송할 수 있다.
low noise amplifier module(216)은 농도 센서(215)로부터 제2 수신 신호를 수신하여, 수신한 제2 신호에서 노이즈를 필터링한 후, 필터링된 신호를 gain amplifier module(217)로 전송할 수 있다. 여기서, 제2 수신 신호란, 농도 센서(215)가 반사판으로 신호를 전송한 후, 반사판으로부터 반사되어 수신된 신호를 의미하고, 제2 송신 신호란, 농도 센서(215)가 반사판으로 전송하는 신호를 의미한다.
MCU(203)는 temp sensor value module(202)로부터 설정된 전압 값을 수신하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 온도를 계측할 수 있다. 또한, MCU(203)는 zero cross detect module(211)로부터 디지털 값을 수신한 후, 앞서 발생된 트리거 신호와의 시간 계산을 통하여 수위를 측정할 수 있다. 즉, MCU(203)에서 시간 계산을 수행할 때에는 제1 송신 신호를 발생한 순간부터 제1 수신 신호가 도착한 순간까지의 시간 경과를 계산하여 수행할 수 있다(Time Of Flight). 또한, MCU(203)는 zero cross detect module(219)로부터 디지털 값을 수신한 후, 앞서 발생된 트리거 신호와의 시간 계산을 통하여 농도를 측정할 수 있다. 즉, MCU(203)에서 시간 계산을 수행할 때에는 제2 송신 신호를 발생한 순간부터 제2 수신 신호가 도착한 순간까지의 시간 경과를 계산하여 수행할 수 있다.
CAN module(220)은 CAN 통신을 수행하기 위한 모듈로써, MCU(203)의 제어에 따라 계측된 온도, 수위 및 농도 데이터를 DCU(Dosing Control Unit)로 전송한다.
voltage regulator module(221)은 FET(Field Effect Transistor, 222)로 설정된 전압을 공급하는 역할을 수행할 수 있다.
FET(222)는 MCU(203)의 제어에 따라 히터(heater, 223)를 구동시키는 제어명령을 히터(223)로 전달할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU의 동작 방법을 도시한 순서도이다. 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, MCU는 변수 및 레지스터를 초기화할 수 있다(S301). 구체적으로, MCU는 동작하기 앞서 변수 및 레지스터를 초기화할 수 있다.
이후, MCU는 초기 전압을 체크할 수 있다(S302). 즉, MCU는 앞서 변수 및 레지스터를 초기화하는 것과 같은 이유로 초기 전압을 체크할 수 있다.
이후, MCU는 AD 인터럽트가 동작하는지 여부를 판단할 수 있다(S303). 구체적으로, MCU는 설정된 시간에만 동작하는 AD 인터럽트가 현재 동작하고 있는지 판단할 수 있다. 예를 들면, AD 인터럽트가 1msec 마다 순간적으로 동작하도록 설정된 경우, MCU는 AD 인터럽트가 현재 동작하고 있는지 판단할 수 있다.
만약, 상술한 판단과정(S303)에서, MCU에서 AD 인터럽트가 동작한다고 판단될 경우, MCU는 설정된 전압이 체크되었는지 판단할 수 있다(S304). 여기서, MCU가 설정된 전압이 체크되었는지 판단하는 이유는 배터리 상황을 체크하기 위함이다.
만약, 상술한 판단과정(S304)에서, MCU에서 설정된 전압이 체크되었다고 판단될 경우, MCU는 우레아 탱크 내부 수용액의 온도를 계측할 수 있다(S305). 구체적으로, MCU는 temp sensor value module로부터 설정된 전압 값을 수신하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 온도를 계측할 수 있다.
이후, MCU는 우레아 탱크 내부 수용액의 수위를 계측할 수 있다(S306). 구체적으로, MCU는 zero cross detect module로부터 디지털 값을 수신한 후, 앞서 발생된 트리거 신호와의 시간 계산을 통하여 수위를 측정할 수 있다.
이후, MCU는 우레아 탱크 내부 수용액의 농도를 계측할 수 있다(S307). 구체적으로, MCU는 zero cross detect module로부터 디지털 값을 수신한 후, 앞서 발생된 트리거 신호와의 시간 계산을 통하여 농도를 측정할 수 있다.
이후, MCU는 CAN 통신 FIFO(First In First Out) empty 여부를 판단할 수 있다(S308). 구체적으로, MCU는 DCU와 CAN 통신을 수행하기에 앞서 DCU로 전송할 데이터를 취득하였는지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 상술한 판단과정(S308)에서, MCU가 DCU와 CAN 통신을 수행하기 위한 데이터를 취득하였다고 판단될 경우, MCU는 우레아 탱크 내부 수용액의 수위가 설정된 수위 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S309). 예를 들면, MCU는 우레아 탱크 내부 수용액의 수위가 설정된 수위인 30mm이상인지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 상술한 판단과정(S309)에서, MCU가 우레아 탱그 내부 수용액의 수위가 설정된 수위 이상으로 판단할 경우, MCU는 우레아 탱크 내부 수용액의 온도가 설정된 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S310).
만약, 상술한 판단과정(S310)에서, MCU가 우레아 탱크 내부 수용액의 온도가 설정된 온도 미만으로 판단할 경우, MCU는 우레아 탱크 내부 수용액의 빙결을 방지하기 위해서 히터를 구동시킬 수 있다(S316).
그러나, 상술한 판단과정(S310)에서, MCU가 우레아 탱크 내부 수용액의 온도가 설정된 온도 이상으로 판단할 경우, MCU는 상술한 판단과정(S303)을 반복할 수 있다.
만약, 상술한 판단과정(S303)에서, MCU에서 AD 인터럽트가 동작하지 않는다고 판단될 경우, MCU는 대기 상태를 거친 후(S311), 상술한 판단과정(S303)을 반복할 수 있다.
만약, 상술한 판단과정(S304)에서, MCU에서 설정된 전압이 체크되었다고 판단될 경우, MCU는 동작을 정지시킬 수 있다(S312).
만약, 상술한 판단과정(S308)에서, MCU가 DCU와 CAN 통신을 수행하기 위한 데이터를 취득하지 않았다고 판단될 경우, MCU는 DCU와 CAN 통신을 수행하기 위한 데이터를 취득한 후(S313), 취득한 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도 데이터를 CAN 통신을 통하여 DCU로 전송할 수 있다.
만약, 상술한 판단과정(S309)에서, MCU가 우레아 탱그 내부 수용액의 수위가 설정된 수위 미만으로 판단할 경우, MCU는 동작을 정지시킬 수 있다(S315).
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 송수신 신호를 이용하여 우레아 탱크 내부 수용액의 수위와 농도를 계측하는 실험 결과를 도시한 도면이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어모듈은 초음파 송신 신호와 초음파 수신 신호를 이용하여 우레아 탱크 내부 수용액의 수위를 계측할 수 있다. 구체적으로, 수위 센서는 제어 모듈의 제어에 따라 수위 센서에서 우레아 탱크 상단 방향으로 송신 신호인 초음파 신호를 전송한 후, 우레아 탱크 상단의 공기층에서 반사된 수신 신호인 초음파 신호를 수신할 수 있다. 이후, 제어 모듈은 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격을 계산하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 수위를 측정할 수 있다.
또한, 농도 센서는 우레아 탱크 하단의 외부 일 측면에 구비되어, 제어 모듈의 제어에 따라 우레아 탱크 내부 수용액의 농도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 농도 센서는 우레아 탱크 하단 외부의 또 다른 측면(농도 센서와 맞은 편)에 위치한 반사판으로 송신 신호인 초음파 신호를 전송한 후, 반사판에서 반사된 수신 신호인 초음파 신호를 수신할 수 있다. 이후, 제어 모듈은 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격을 계산하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 농도를 측정할 수 있다.
도 5a 및 도 b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 탱크 내부 수용액의 수위량에 따른 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격의 차이를 보여주는 실험 결과를 도시한 도면이다.
먼저, 도 5a는 우레아 탱크 내부 수용액의 수위량이 26mm일 때 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격을 나타낸 도면이고, 도 5b는 우레아 탱크 내부 수용액의 수위량이 200mm일 때 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 우레아 탱크 내부의 수용액의 수위량에 따라 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격의 차이가 있다. 구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 우레아 탱크 내부 수용액의 수위량이 26mm일 때 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격은 38.6㎲이고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 우레아 탱크 내부 수용액의 수위량이 26mm보다 약 10배 높은 200mm일 때 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격은 253.6㎲로 측정되었다. 즉, 우레아 탱크 내부 수용액의 수위량이 높을수록 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격은 더 넓어짐을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 우레아 탱크 내부 수용액의 농도를 계산하는 실험 결과를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 농도 센서는 우레아 탱크 하단의 외부 일 측면에 구비되어, 제어 모듈의 제어에 따라 우레아 탱크 내부 수용액의 농도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 농도 센서는 우레아 탱크 하단 외부의 또 다른 측면에 위치한 반사판으로 송신 신호인 초음파 신호를 전송한 후, 반사판에서 반사된 수신 신호인 초음파 신호를 수신할 수 있다. 이후, 제어 모듈은 송신 신호와 수신 신호의 시간 간격(예를 들면, 도 6에 도시된 k와 같이 130㎲)을 계산하여, 우레아 탱크 내부 수용액의 농도를 측정할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 우레아 탱크
101 온도 센서
102 수위 센서
103 농도 센서
104 제어 모듈
105 히터
106 반사판
200 제어 모듈
201 온도 센서
202 temp sensor value module
203 MCU(Micro Controller Unit)
204 oscillator module
205 PLL(Phase Locked Loop) module
206 pulse generator module
207 수위 센서
208 low noise amplifier module
209 gain amplifier module
210 band pass filter module
211 zero cross detect module
212 oscillator module
213 PLL module
214 pulse generator module
215 밀도 센서
216 low noise amplifier module
217 gain amplifier module
218 band pass filter module
219 zero cross detect module
220 CAN module
221 voltage regulator module
222 FET(Field Effect Transistor)
223 히터

Claims (6)

  1. AD 인터럽트가 설정된 시간마다 동작하는지 판단하는 단계;
    상기 AD 인터럽트가 동작될 경우, 우레아 탱그(urea tank) 외부에 구비된 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서로부터 각각 상기 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 계측하는 단계; 및
    상기 계측된 수용액의 온도가 설정된 온도 미만으로 판단될 경우, 히터를 구동시키는 단계를 포함하는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    DCU(Dosing Control Unit)와 CAN(Controller Area Network) 통신이 가능한지 판단하는 단계를 더 포함하는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 DCU와 CAN 통신이 가능하지 않은 경우, 상기 DCU와 CAN 통신을 수행하기 위한 상기 계측된 온도, 수위 및 농도 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 온도, 수위 및 농도 데이터를 상기 CAN 통신을 이용하여 상기 DCU로 전송하는 단계를 더 포함하는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계측된 상기 우레아 탱크 내부 수용액의 수위가 설정된 수위 이상인지 판단하는 단계; 및
    상기 수용액의 수위가 설정된 수위 미만으로 판단될 경우, 시스템이 정지되는 단계를 더 포함하는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 방법.
  5. 우레아 탱크의 외부에 구비된 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서;
    상기 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서를 구동하여, 상기 우레아 탱크 내부 수용액의 온도, 수위 및 농도를 계측하는 MCU(Micro Controller Unit); 및
    상기 MCU의 제어에 따라 설정된 온도 미만에서 구동되는 히터를 포함하는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 센서, 수위 센서 및 농도 센서와 상기 MCU 사이에 구비되는 제어모듈을 더 포함하는 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치.
KR1020160112961A 2016-09-02 2016-09-02 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법 KR20180026053A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160112961A KR20180026053A (ko) 2016-09-02 2016-09-02 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160112961A KR20180026053A (ko) 2016-09-02 2016-09-02 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180026053A true KR20180026053A (ko) 2018-03-12

Family

ID=61728941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160112961A KR20180026053A (ko) 2016-09-02 2016-09-02 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180026053A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111706420A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 安徽康明斯动力有限公司 一种尿素箱解冻和加热状态的控制方法
CN115434788A (zh) * 2022-08-12 2022-12-06 潍柴动力股份有限公司 一种尿素浓度传感器装置及控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111706420A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 安徽康明斯动力有限公司 一种尿素箱解冻和加热状态的控制方法
CN115434788A (zh) * 2022-08-12 2022-12-06 潍柴动力股份有限公司 一种尿素浓度传感器装置及控制方法
CN115434788B (zh) * 2022-08-12 2024-02-20 潍柴动力股份有限公司 一种尿素浓度传感器装置及控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170293295A1 (en) Operation control system and operation control device
CN108291966B (zh) 物体检测装置以及物体检测方法
EP2811317B1 (en) Ultrasound sensor
US20130312525A1 (en) Method and device for acoustically sensing an area
KR101180797B1 (ko) 자동차용 초음파식 침입 검출 경보 시스템 및 방법
JP6831001B2 (ja) 送信機、及び、タイヤ状態監視装置
US20170108586A1 (en) Object detection device and object detection method
KR20180026053A (ko) 우레아 수용액의 빙결 방지를 위한 제어 장치 및 방법
CN105549019A (zh) 物体检测装置
JP2015058822A (ja) タイヤｉｄ登録システム
TW201314187A (zh) 無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法
US7349291B2 (en) Pulse-echo ranging system
JP2020046380A (ja) 無人航空機の飛行制御装置、無人航空機の飛行制御方法及び無人航空機の飛行制御プログラム
US6958695B1 (en) Article monitoring apparatus and system
JP6303468B2 (ja) 無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法
US20170331029A1 (en) Sensor device for sensor networks and method for transmitting data to sensor network
JP2001250186A (ja) 車両用タイヤ空気圧監視システム
JP4400380B2 (ja) タイヤ空気圧検出装置
JP2017075841A (ja) 物体検出装置、及び物体検出方法
US11787295B2 (en) Foreign object detecting system and non-contact charging system
WO2019080004A1 (zh) 复合移动检测系统及其使用方法
JP6383237B2 (ja) ユーザ検出方法、ユーザ検出装置および画像形成装置
KR20180039943A (ko) 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치 제어 방법
JP2007083766A (ja) タイヤ空気圧検出装置
JP5172771B2 (ja) 距離測定装置