KR20190047281A

KR20190047281A - 차량용 쿨링 모듈 및 쿨링모듈 제어방법

Info

Publication number: KR20190047281A
Application number: KR1020170140981A
Authority: KR
Inventors: 정성빈
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-05-08
Also published as: KR102370945B1

Abstract

본 발명은 슈라우드 하우징 및 팬 개구부를 포함하여, 팬에 의한 냉각풍을 유도하기 위해 마련되는 슈라우드 및 상기 슈라우드를 기준으로 쿨링 모듈 후방에 구비되는 컴프레서로부터 상기 쿨링 모듈 전방에 구비되는 컨덴서로 연결되는 냉각 유로를 포함하고, 상기 냉각 유로는 상기 슈라우드의 팬 개구부 하측을 지나도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링 모듈로서, 본 발명에 의하면, 팬 효율 및 소음 성능을 유지하면서도 빙결 등의 원인으로 냉각팬과 슈라우드가 구속되는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량용 쿨링 모듈 및 쿨링모듈 제어방법{COOLING MODULE FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 엔진룸에 구비되는 쿨링 모듈 및 그것의 제어방법에 관한 것이다.

차량에 장착되는 쿨링 모듈은 라디에이터, 컨덴서, 팬 슈라우드 조립체 등으로 구성된다.

도 1을 참조하면, 라디에이터(미도시)는 냉각수와 대기와의 열교환을 통해 엔진을 냉각시키는 장치이며, 컨덴서는 자동차 엔진룸의 맨 앞에 위치하여 공기와의 열교환을 통해 컴프레서(30)로부터 냉매 유로(40)를 통해 전달되는 고온 고압의 기체 냉매를 차게 해 액체 상태의 냉매로 전환해 주는 역할을 한다.

팬 슈라우드 조립체는 팬과 슈라우드 및 모터 등으로 구성되고, 팬(10)은 모터로부터 회전력을 전달받아 냉각풍을 발생시키는 작용을 하며, 슈라우드는 팬(10)의 회전에 의해 발생한 냉각풍이 열교환기를 잘 통과하도록 하는 가이드 역할을 한다.

라디에이터 및 컨덴서의 후방에 위치하여 팬(10)을 동작시켜 바람을 강제적으로 통과하게 함으로써, 라디에이터 및 컨덴서의 냉각 성능을 유지시키는 기능을 한다.

이러한 팬 슈라우드는 팬(10)의 주위를 둘러싸도록 설치되는 슈라우드 하우징(21)을 포함하고, 슈라우드 하우징(21)에 팬(10)의 장착을 위한 팬 개구부(22)를 구비하며, 팬 개구부(22)로부터 복수의 암(24)이 연장되어 모터 지지부와 연결이 된다.

그런데, 일반적으로 눈이나 비가 오는 날씨 도는 차량의 세차 시에 라디에이터 그릴 또는 범퍼 그릴 등을 통해 엔진룸으로 물이 유입이 된다.

이렇게 유입되는 물이 팬 슈라우드에 고여서 팬의 작동을 방해하지 않도록 팬 개구부(22) 하단에는 도 2와 같이 배수 홀(23)을 형성시킨다.

그러나, 이 같은 배수 홀(23)의 구성에도 팬 개구부(22) 하단부에 많은 양의 물이 고이게 되면, 배수 홀(23)을 통해 고인 물이 완전히 배수되기가 어렵고, 이때 외부 온도가 영하로 떨어지게 되면 빙결이 발생할 수가 있다.

이와 같이 빙결이 발생하게 되면, 팬 모터의 구속이 발생하여 모터의 과열로 인해 부품 손상을 야기하게 된다.

한편, 도 3과 같이, 컴프레서로부터 컨덴서로 유입되는 냉매는 동그라미 부분에 표시된 바와 같이, 최소 100℃ 이상 최대 135℃로 관리되고 있다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1355612호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 팬 슈라우드에 고인게 되는 물의 빙결을 방지할 수 있는 차량용 쿨링 모듈 및 그것의 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 차량용 쿨링 모듈은, 슈라우드 하우징 및 팬 개구부를 포함하여, 팬에 의한 냉각풍을 유도하기 위해 마련되는 슈라우드 및 상기 슈라우드를 기준으로 쿨링 모듈 후방에 구비되는 컴프레서로부터 상기 쿨링 모듈 전방에 구비되는 컨덴서로 연결되는 냉각 유로를 포함하고, 상기 냉각 유로는 상기 슈라우드의 팬 개구부 하측을 지나도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 팬 개구부의 하단에는 배수 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 쿨링모듈 제어방법은, 차량의 외기온을 판단하는 단계, 상기 외기온을 판단하는 단계에 의해 판단된 외기온이 설정값 이하이면, 컴프레서의 작동 여부를 판단하는 단계 및 상기 컴프레서의 작동 여부를 판단하는 단계에 의해 상기 컴프레서가 작동되지 않는 경우, 빙결 구속 해제를 위한 컴프레서 작동 로직을 수행하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 컴프레서 작동 로직이 수행되면, 팬에 임시 전원을 공급하는 단계, 상기 컴프레서를 가동하는 단계, 상기 컴프레서를 가동하는 단계에 의해 컴프레서 가동 후의 전류값(K)을 기억하는 단계, 상기 컴프레서 가동 후의 전류값을 기억하는 단계에 의한 전류값(K)에 의해 상기 컴프레서 작동의 유지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

나아가, 상기 컴프레서를 가동하는 단계에 의해 컴프레서 가동 후의 전류값(K)을 기억하는 단계는 상기 컴프레서 가동 후 3초 후의 전류값을 기억하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 컴프레서 작동의 유지 여부를 판단하는 단계는, 전류값 K를 B+0.5(C2-B)의 비교값과 비교하여 판단하는 것을 특징으로 한다.

(여기서, B는 팬이 정상 작동할 경우의 배터리 전류값이며, C2는 팬이 구속시 안정전류값임.)

그리고, 상기 전류값 K가 비교값 이하인 경우에는 정상상태로 판정하고, 상기 컴프레서의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 전류값 K가 비교값보다 큰 경우에는, 상기 컴프레서를 가동하는 단계, 상기 컴프레서를 가동하는 단계에 의해 컴프레서 가동 후의 전류값(K)을 기억하는 단계 및 상기 컴프레서 가동 후의 전류값을 기억하는 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

그 결과, 상기 반복 수행의 횟수가 일정 횟수를 초과하는 경우에는 빙결 구속 외의 원인에 의한 물리적 구속으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 빙결 구속 외의 원인에 의한 물리적 구속으로 판단되면, 상기 팬에 임시 전원을 공급하는 단계에 의해 공급된 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 차량용 쿨링 모듈 및 그것의 제어방법에 의하면, 슈라우드의 팬 개구부 하측에 배치되는 냉매 유로로 인해서, 컴프레서에 의해 가열된 고온의 냉매에 의해 팬 슈라우드에 고인 물의 빙결을 예방할 수 있다.

그러므로, 모터 구속에 의한 소손을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 가열되었던 냉매 또한 다시 냉각됨으로써, 에어컨의 성능을 더욱 향상시킬 수가 있다.

에어컨 성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 컨덴서의 방열기 사이즈를 축소시킬 수 있고, 컴프레서의 동력 저감이 가능하다.

한편, 모터구속을 대응하기 위한 퓨즈 초크(fuse choke) 구성을 삭제할 수가 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 쿨링 모듈을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면을 도시한 것이다.
도 3은 종래의 냉매 유로를 통과하는 냉매의 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 쿨링 모듈을 도시한 것이고, 도 5는 그 일부를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 적용에 의한 냉매의 상태를 도 3과 대비하여 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 쿨링 모듈의 변형 예를 도시한 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 쿨링모듈 제어 방법을 도시한 것이다.
도 10은 쿨링모듈 제어 방법의 인자를 설명하기 위해 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 쿨링 모듈을 도시한 것이고, 도 5는 그 일부를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 적용에 의한 냉매의 상태를 도 3과 대비하여 나타낸 것이다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 쿨링 모듈을 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 차량용 쿨링 모듈은 컨덴서(110), 슈라우드, 냉각 유로(140) 등을 포함하여, 엔진룸 전방에 구비된다.

컨덴서(110)는 자동차 엔진룸의 맨 앞에 위치하여 공기와의 열교환을 통해 컴프레서(120)로부터 냉매 유로(140)를 통해 전달되는 고온 고압의 기체 냉매를 차게 해 액체 상태의 냉매로 전환해 준다.

그리고, 슈라우드는 팬(fan)의 회전에 의해 발생한 냉각풍을 가이드하기 위한 것으로서, 팬의 주위를 둘러싸도록 설치되는 슈라우드 하우징(131)을 포함하고, 슈라우드 하우징(131)에 팬의 장착을 위한 팬 개구부(132)를 구비하며, 팬 개구부(132)로부터 복수의 암이 연장되어 모터 지지부와 연결이 된다.

컨덴서(110)는 슈라우드를 기준으로 쿨링모듈 전방에 구비되고, 컴프레서(120)는 쿨링모듈 후방에 구비된다.

컴프레서(120)로부터 냉매는 고온 고압의 기체 상태로 냉매 유로(140)를 통해서 컨덴서(110)로 유입되고, 컨덴서(110)에서 다시 냉매는 열교환되어 냉각되게 된다.

본 발명의 쿨링모듈은 이러한 컴프레서(120)로부터 컨덴서(110)로 연결되는 냉각 유로(140)가 슈라우드의 팬 개구부(132) 하측을 지나도록 배치시킨다.

즉, 도시와 같이, 냉각 유로(140)는 컴프레서(120)로부터 인출되어 컴프레서(120)가 배치되는 슈라우드 하우징(131)의 일 측으로부터 컴프레서(120)가 배치되지 않은 슈라우드 하우징(131)의 타 측으로 연장된 후, 절곡되어 방향이 전환되어 팬 개구부(132)의 하측을 지나며, 슈라우드 하우징(131)의 측면을 돌아서 쿨링모듈 전방의 컨덴서(110)로 연결되는 구성을 가진다.

팬 개구부(132)의 하단에는 배수 홀이 형성되어 있으며, 냉각 유로(140)는 이 배수 홀의 하방향을 지나게 됨으로써, 도 5와 같이 열교환이 이루어질 수 있게 한다.

즉, 영하의 날씨 등에서 팬 개구부(132) 하단에 완전 배수되지 못하고 결빙의 우려가 있는 상태에서 냉각 유로(140)의 고온은 상승하여 팬 개구부(132) 하단의 온도를 상승시키게 되어 결빙을 방지시키게 되고, 냉각 유로(140)는 팬 개구부(132) 하단으로부터 하강하는 냉열을 받아서 냉매의 온도는 그만큼 낮아지게 된다.

이러한 효과로 인해, 도 6에 나타나는 바와 같이, 컴프레서의 방열량 및 동력이 줄어들게 되는 것이다.

도 7은 본 발명의 쿨링 모듈의 변형 예를 도시한 것인데, 도시와 같이, 냉각 유로(140)의 일 부분은 호스 부재(141)가 더 구성될 수 있으며, 이러한 호스 부재(141)에 의해 열교환의 면적을 증대시킬 수가 있다. 또한, 이를 대신하여 면적을 증대시킬 수 있는 플레이트를 구성시킬 수도 있다.

다음으로, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 쿨링모듈 제어방법을 설명하기로 한다.

차속, 냉각수온, 냉매압 등의 인자에 의해 제어되는 기존의 팬 로직이 가동되는 상황에서(S11), 팬이 작동되어야 하는 상황인지에 따라(S12), 팬이 작동되어야 하는 경우에 Amb 값을 설정된 온도(T)와 비교한다(S13).

Amb는 외기온센서로부터 입력받게 되는 값이며, T는 0~3℃로 설정되는 것이 바람직하다.

S13의 판단결과, 외기온도가 T보다 큰 경우에는 정상상태로 판정하여 정상적으로 팬에 전원을 공급시킨다(S15).

그러나, S13의 판단결과, 외기온도가 설정값 T 이하가 되면, 빙결에 의한 구속 가능성이 있는 것으로 판단하여, 컴프레서의 작동 여부를 판단한다(S14).

판단결과, 컴프레서가 정상 작동되는 경우에는 S15로 귀결될 것이지만, 컴프레서가 작동되지 않는다면, 컴프레서의 작동이 필요한 것으로 판단하여, 빙결 구속 해제를 위한 컴프레서 작동 로직(S21)이 수행된다.

그러면, 팬에 임시 전원을 공급하고(S22), 컴프레서가 작동로직이 수행되는데(S23), 이 때의 배터리 전류 값 A를 기억한 후(S24), 컴프레서를 작동시킨다(S25).

그리고, S25의 작동 3초 후의 전류값 K를 기억하고(S26), 기억한 K 값에 따라 컴프레서 작동의 유지 여부를 판단한다(S27).

K 값에 의한 판단은 다음 식에 의해 판단하게 된다.

K≤B+0.5(C2-B).

여기서, B는 팬이 정상 작동할 경우의 배터리 전류값이며, C2는 팬이 구속시 안정전류값이 된다.

도 10에서 참조되는 바와 같이, 이 같이 판단한 결과 K값이 일정 값 이하이면, 구속상태를 벗어나는 것으로 판단할 수 있는 바, 컴프레서의 작동을 중지시키고(S28), 정상적으로 팬 전원 공급이 이루어지게 한다(S15).

그러나, 판단된 K값이 일정 값보다 크면 빙결 구속 상태인 바, 컴프레서 작동을 유지하여 S25부터 반복 수행에 의해 K값이 정상화될 수 있게 한다.

여기서, 반복횟수를 카운트하여(S31), 임의의 값 10과 비교하여(S32), 이를 초과하게 되면, 빙결구속 외의 물리적 구속으로 판단되게 되는 바, 팬의 임시 전원을 차단시키고(S33), 경고 메시지를 전달시킨다(S34).

이상과 같이, 본 발명에 의한 쿨링모듈은 컴프레서와 컨덴서 간의 냉각 유로의 고온이 슈라우드의 팬 개구부의 하단과 열교환될 수 있게 하여 슈라우드의 팬 개구부 하단에 빙결을 예방할 수 있도록 하고, 빙결구속 해제를 위한 컴프레서 작동 로직에 의해서 빙결에 의한 팬 구속 상태에서 빠르게 벗어날 수 있도록 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

110 : 컨덴서
120 : 컴프레서
131 : 슈라우드 하우징 132 : 팬 개구부
140 : 냉각 유로
141 : 호스 부재

Claims

슈라우드 하우징 및 팬 개구부를 포함하여, 팬에 의한 냉각풍을 유도하기 위해 마련되는 슈라우드; 및
상기 슈라우드를 기준으로 쿨링 모듈 후방에 구비되는 컴프레서로부터 상기 쿨링 모듈 전방에 구비되는 컨덴서로 연결되는 냉각 유로를 포함하고,
상기 냉각 유로는 상기 슈라우드의 팬 개구부 하측을 지나도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
차량용 쿨링 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 팬 개구부의 하단에는 배수 홀이 형성된 것을 특징으로 하는,
차량용 쿨링 모듈.
차량의 외기온을 판단하는 단계;
상기 외기온을 판단하는 단계에 의해 판단된 외기온이 설정값 이하이면, 컴프레서의 작동 여부를 판단하는 단계; 및
상기 컴프레서의 작동 여부를 판단하는 단계에 의해 상기 컴프레서가 작동되지 않는 경우, 빙결 구속 해제를 위한 컴프레서 작동 로직을 수행하는 단계를 포함하는,
쿨링모듈 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 컴프레서 작동 로직이 수행되면, 팬에 임시 전원을 공급하는 단계;
상기 컴프레서를 가동하는 단계;
상기 컴프레서를 가동하는 단계에 의해 컴프레서 가동 후의 전류값(K)을 기억하는 단계;
상기 컴프레서 가동 후의 전류값을 기억하는 단계에 의한 전류값(K)에 의해 상기 컴프레서 작동의 유지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는,
쿨링모듈 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 컴프레서를 가동하는 단계에 의해 컴프레서 가동 후의 전류값(K)을 기억하는 단계는 상기 컴프레서 가동 후 3초 후의 전류값을 기억하는 것을 특징으로 하는,
쿨링모듈 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 컴프레서 작동의 유지 여부를 판단하는 단계는,
전류값 K를 B+0.5(C2-B)의 비교값과 비교하여 판단하는 것을 특징으로 하는,
쿨링모듈 제어방법.
(여기서, B는 팬이 정상 작동할 경우의 배터리 전류값이며, C2는 팬이 구속시 안정전류값임.)
청구항 6에 있어서,
상기 전류값 K가 비교값 이하인 경우에는 정상상태로 판정하고, 상기 컴프레서의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는,
쿨링모듈 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 전류값 K가 비교값보다 큰 경우에는,
상기 컴프레서를 가동하는 단계, 상기 컴프레서를 가동하는 단계에 의해 컴프레서 가동 후의 전류값(K)을 기억하는 단계 및 상기 컴프레서 가동 후의 전류값을 기억하는 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는,
쿨링모듈 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 반복 수행의 횟수가 일정 횟수를 초과하는 경우에는 빙결 구속 외의 원인에 의한 물리적 구속으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
쿨링모듈 제어방법.
청구항 9에 있어서,
상기 빙결 구속 외의 원인에 의한 물리적 구속으로 판단되면, 상기 팬에 임시 전원을 공급하는 단계에 의해 공급된 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는,
쿨링모듈 제어방법.