KR20200135623A

KR20200135623A - 차량의 제어방법

Info

Publication number: KR20200135623A
Application number: KR1020190060603A
Authority: KR
Inventors: 김영준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-12-03

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 차량의 내부적인 조건과, 차량이 현재 주행하고 있는 환경에 의한 차량의 외부적인 조건을 함께 판단하여, 차량이 소정의 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있는지 결정하는 단계와; 차량이 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있다고 판단되면, 상기 컨트롤러가 차량의 변속비를 증가시키는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 제어방법{CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 제어 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 냉각성능 확보를 위한 제어 방법에 관한 기술이다.

최근 자동차는 연비 향상을 위해 엔진의 배기량을 낮추고, 부족해진 동력 성능을 보완하고자 터보차저를 채택하는 경향이 많으며, 상기 터보차저는 인터쿨러로 압축공기를 냉각시켜야 더 효율적이므로, 차량은 종래 엔진의 라디에이터, 에어컨의 컨덴서에 추가하여 인터쿨러를 냉각시켜야 하는 등 차량의 전반적인 냉각부하가 증가하는 경향에 있다.

또한, 최근의 고출력 동력성능을 위한 배기일체형 실린더헤드는 엔진의 배기가스로부터 엔진 냉각수로의 전열량을 크게 증대시켜서 차량의 냉각부하를 더욱 증가시킨다.

상기한 바와 같은 증가 추세의 차량 냉각부하를 감당하기 위해서는 차량 냉각장치의 용량 증대가 가장 직접적인 해결 방안이지만, 이와 같은 냉각장치의 용량 증대는 차량 제작에 소요되는 비용과 차량의 중량을 증가시키는 등의 문제가 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1017448280000 B1

본 발명은 냉각부하가 극심한 차량의 가혹 운전 조건에서, 냉각장치의 냉각성능 발휘를 위주로 차량을 제어할 수 있도록 함으로써, 냉각장치의 냉각 용량을 과도하게 증가시키지 않고도, 차량의 가혹 운전 상황에 대비할 수 있도록 하여, 차량 냉각장치의 냉각 용량 증대에 수반되는 차량 제작 비용과 차량의 중량을 증가를 회피할 수 있도록 한 차량의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 제어방법은,

컨트롤러가 차량의 내부적인 조건과, 차량이 현재 주행하고 있는 환경에 의한 차량의 외부적인 조건을 함께 판단하여, 차량이 소정의 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있는지 결정하는 단계와;

차량이 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있다고 판단되면, 상기 컨트롤러가 차량의 변속비를 증가시키는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 차량의 내부적인 조건은 에어컨의 온/오프 여부, 블로워의 단수, 차속 및 엔진 냉각수의 냉각수온 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

상기 차량의 외부적인 조건은 차량 주변의 외기온일 수 있다.

상기 컨트롤러는 차량 주변의 외기온이 소정의 기준외기온 이상이고, 에어컨이 온되어 있고, 블로워의 단수가 소정의 기준단수 이상이며, 차속이 소정의 기준차속 이상이고, 엔진 냉각수의 냉각수온이 기준냉각수온 이상이면, 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단할 수 있다.

상기 컨트롤러는 일단 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하여, 차량의 변속비를 증가시킨 후에는, 차량 주변의 외기온이 상기 기준외기온 보다 낮은 소정의 리턴외기온 이상이고, 상기 에어컨이 온되어 있고, 상기 블로워의 단수가 상기 기준단수 이상이며, 차속이 상기 기준차속 보다 낮은 리턴차속 이상이며, 냉각수온이 상기 기준냉각수온 보다 낮은 리턴냉각수온 이상인 동안에는 상기 증가시킨 차량의 변속비를 유지할 수 있다.

상기 컨트롤러는 차량에 탑재된 변속기가 유단 변속기인 경우, 현재의 차량 변속단보다 낮은 변속단으로 변속을 수행하도록 하여, 변속비를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 제어방법은,

컨트롤러가 차량 주변의 외기온이 소정의 기준외기온 이상이고, 에어컨이 온되어 있고, 블로워의 단수가 소정의 기준단수 이상이며, 차속이 소정의 기준차속 이상이고, 엔진 냉각수의 냉각수온이 기준냉각수온 이상이면, 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하는 단계와;

상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단되고, 차량에 냉각수를 순환시키는 전동식 워터펌프가 구비된 경우에, 상기 컨트롤러는 상기 전동식 워터펌프의 회전수를 상승시키는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 컨트롤러는 일단 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하여, 전동식 워터펌프의 회전수를 상승시킨 후에는, 차량 주변의 외기온이 상기 기준외기온 보다 낮은 소정의 리턴외기온 이상이고, 상기 에어컨이 온되어 있고, 상기 블로워의 단수가 상기 기준단수 이상이며, 차속이 상기 기준차속 보다 낮은 리턴차속 이상이며, 냉각수온이 상기 기준냉각수온 보다 낮은 리턴냉각수온 이상인 동안에는 상기 증가시킨 전동식 워터펌프의 회전수를 유지할 수 있다.

본 발명은 냉각부하가 극심한 차량의 가혹 운전 조건에서는, 냉각장치의 냉각성능 발휘를 위주로 차량을 제어할 수 있도록 함으로써, 냉각장치의 냉각 용량을 과도하게 증가시키지 않고도, 차량의 가혹 운전 상황에 대비할 수 있도록 하여, 차량의 가혹 운전 조건의 냉각 성능을 충족시키기 위해 냉각장치의 냉각 용량을 증가시키는 데에 소요되는 비용을 저감할 수 있으며, 냉각장치의 냉각 용량 증가에 수반되는 중량 증가를 회피할 수 있어서, 차량의 연비 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 다른 차량의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 엔진(E)에서 발생된 동력은 변속기(TM)를 통하여 변속되어 차량의 구동륜(W)으로 제공되며, 상기 엔진(E)은 ECU(Engine Control Unit)에 의해 제어되고, 상기 변속기(TM)는 TCU(Transmission Control Unit)에 의해 제어되며, 상기 ECU와 TCU는 서로 통신하며 정보 및 명령을 주고받도록 구성되어 있다.

이하, 후술하는 본 발명 차량의 제어방법에서 언급되는 컨트롤러는 상기 ECU로 구성할 수 있음은 물론, ECU와는 별도로 구성되도록 할 수도 있을 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 차량의 제어방법의 실시예는, 컨트롤러가 차량의 내부적인 조건과, 차량이 현재 주행하고 있는 환경에 의한 차량의 외부적인 조건을 함께 판단하여, 차량이 소정의 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있는지 결정하는 단계(S10)와; 차량이 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있다고 판단되면, 상기 컨트롤러가 차량의 변속비를 증가시키는 단계(S20)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 컨트롤러가 현재 차량이 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있다고 판단하는 경우에, 차량의 변속비를 증가시키고, 이로 인해 엔진의 회전수가 증가함에 따라 엔진의 워터펌프가 냉각수를 더욱 빠르게 순환시킴에 의해 차량의 냉각성능을 증대시켜서 상기 가혹한 냉각부하를 감당할 수 있도록 하는 것이다.

물론, 동일한 차속 조건에서 차량의 변속비를 증가시켜서, 엔진의 회전수가 증가되도록 하면, 엔진의 발열량이 증가되지만, 아래 표 1과 같은 실험에 의하면, 엔진의 회전수 증가에 따른 발열량 증대의 효과보다 냉각수 순환량의 증대에 의한 라디에이터 방열성능의 증대량이 더 크기 때문에, 종합적으로는 냉각성능이 향상되는 효과를 가져오는 것이다.

변속단	4단	4단	3단
엔진 RPM	2000	2000	3000
냉각장치(라디에이터+냉각팬)	36T+280W	36T+400W	36T+280W
냉각수온	117℃	103℃	98℃
냉각성능	부족	만족	만족

여기서, T는 라디에이터의 두께, W는 냉각팬의 용량을 의미하며, 냉각성능은 냉각수온이 110℃를 초과하는지를 기준으로 판단한 것이다.즉, 변속단이 4단으로 동일하여 엔진 RPM이 2000으로 서로 동일한 조건에서, 냉각팬의 용량이 280W로 상대적으로 작은 경우에는 냉각수온이 117℃로 110℃보다 높아서 냉각성능이 부족한 것으로 판정되는 상황에서, 냉각팬의 용량이 400W로 큰 경우에는 냉각수온이 103℃로서 냉각성능을 만족하게 되는데, 이 경우는 냉각팬의 용량을 증대시켜야 하므로 비용과 중량의 증가를 수반하게 되는 것이다.

그러나, 라디에이터와 냉각팬의 용량을 36T와 280W로 동일하게 유지하면서도, 변속단을 3단으로 낮추어 엔진 RPM이 3000이 되는 경우에는 냉각수온도가 98℃로서 원하는 냉각성능을 충분히 만족시킬 수 있음을 알 수 있으며, 이는 엔진속도의 증가에 따른 워터펌프의 냉각수 순환 유량 증대가 엔진의 발열량 증대로 인한 효과보다 더 커서, 궁극적으로는 상기와 같은 가혹한 냉각부하 조건에서 원하는 냉각성능을 확보할 수 있음을 나타내는 것이다.

최근의 터보차져가 탑재된 엔진은 과거에 비해 효율이 증대되고, 실제 사용영역의 동력성능이 개선됨에 따라, 예전의 터보 엔진에 대비하여 고단 변속단으로 차량의 주행이 가능하여, 상대적으로 엔진 RPM이 낮은 상태로 운전되는 경향이 있고, 이는 라디에이터를 순환하는 냉각수 유량도 감소시켜서, 실제 차량에 탑재된 라디에이터의 냉각성능에 비추어 상대적으로 낮은 냉각성능을 발휘하게 하는 경향이 많아서, 상기와 같이 엔진속도를 증가시키면, 엔진 속도 증가에 따른 발열량 증가의 효과보다 냉각수 유량 증가에 의한 냉각성능의 향상 효과가 더 커서, 전체적으로는 냉각성능의 증가를 가져오게 되는 경우가 많다.

본 발명은 상기한 바와 같은 원리를 이용하여, 상기한 가혹한 냉각조건 부하 상황에서, 상기한 바와 같이 엔진RPM을 상승시켜서 궁극적으로 냉각수 유량의 증대로 라디에이터를 포함한 차량의 냉각장치가 보다 높은 냉각성능을 발휘하도록 함으로써, 냉각장치의 용량을 과도하게 증가시키지 않고도 가혹한 냉각조건 부하 상황에 충분히 대응할 수 있도록 하는 것이다.

상기 차량의 내부적인 조건은 에어컨의 온/오프 여부, 블로워의 단수, 차속 및 엔진 냉각수의 냉각수온 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있고, 상기 차량의 외부적인 조건은 차량 주변의 외기온일 수 있다.

즉, 상기 컨트롤러는 차량 주변의 외기온이 소정의 기준외기온 이상이고, 에어컨이 온되어 있고, 블로워의 단수가 소정의 기준단수 이상이며, 차속이 소정의 기준차속 이상이고, 엔진 냉각수의 냉각수온이 기준냉각수온 이상이면, 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하도록 할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 블로워의 단수는 거의 최대 풍량을 내는 단수이거나 그 바로 하위단수 등과 같이 냉각부하가 비교적 큰 상태를 형성하는 단수로 설정되는 것으로서 3단 내지 5단 등으로 설정될 수 있을 것이다.

본 실시예에서는 상기 외기온과, 에어컨의 온/오프 여부, 블로워의 단수, 차속 및 엔진 냉각수의 냉각수온을 모두 고려하여, 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황을 판단하도록 하였다.

상기 컨트롤러는 일단 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하여, 차량의 변속비를 증가시킨 후에는, 차량 주변의 외기온이 상기 기준외기온 보다 낮은 소정의 리턴외기온 이상이고, 상기 에어컨이 온되어 있고, 상기 블로워의 단수가 상기 기준단수 이상이며, 차속이 상기 기준차속 보다 낮은 리턴차속 이상이며, 냉각수온이 상기 기준냉각수온 보다 낮은 리턴냉각수온 이상인 동안에는 상기 증가시킨 차량의 변속비를 유지하도록 하여, 히스테리시스를 적용함으로써, 빈번한 제어의 전환을 방지하고, 안정된 제어가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 기준외기온이 35℃이면, 상기 리턴외기온은 32℃로 설정하여, 외기온이 35℃ 이상이었다가 33℃로 떨어진 상황에서도 변속비를 상승시킨 상태를 유지하도록 하며, 외기온이 32℃미만으로 떨어지는 경우에만 상승시켰던 변속비를 원래의 상태로 회복시키도록 하는 것이다.

마찬가지로 예컨대, 상기 기준차속은 50kph, 리턴차속은 40kph로 설정할 수 있을 것이며, 상기 기준냉각수온은 110℃, 리턴냉각수온은 102℃ 등으로 설정하여 히스테리시스 제어를 수행하도록 할 수 있을 것이다.

한편, 상기 컨트롤러는 차량에 탑재된 변속기가 유단 변속기인 경우, 현재의 차량 변속단보다 낮은 변속단으로 변속을 수행하도록 하여, 변속비를 증가시키도록 한다.

예컨대, 상기 가혹한 냉각부하 조건이 판단된 시점에 차량이 4단으로 주행하고 있었다면, 3단으로 변속하여 변속비를 상승시키도록 함으로써, 궁극적으로 동일한 차속을 유지하는 한 엔진의 속도를 상승시켜 라디에이터를 순환하는 냉각수 유량의 증대를 도모하는 것이다.

물론, 상기 차량에 탑재된 변속기가 무단 변속기인 경우에도, 변속비를 현재의 상태보다 증가시킴으로써, 상기와 동일한 효과를 거둘 수 있을 것이다.

한편, 워터펌프의 구동속도가 엔진 속도에 구속되는 일반적인 기계식 워터펌프가 설치된 엔진이 아니라, 도 3에 예시한 바와 같이 전동식 워터펌프(EWP)가 구비된 엔진이 탑재된 차량에서는, 컨트롤러가 상기와 같은 가혹한 냉각조건 부하 상황을 판단하였을 때, 상기 전동식 워터펌프(EWP)의 회전수를 상승시켜서, 냉각수 순환량 증대를 통한 냉각성능 향상을 도모하도록 할 수도 있을 것이다.

물론, 이 경우에도 상기 컨트롤러는 상술한 실시예와 마찬가지로 히스테리시스를 적용한 제어를 통해 전동식 워터펌프의 회전수를 안정되게 제어하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

E; 엔진
TM; 변속기
W; 구동륜
EWP; 전동식 워터펌프

Claims

컨트롤러가 차량의 내부적인 조건과, 차량이 현재 주행하고 있는 환경에 의한 차량의 외부적인 조건을 함께 판단하여, 차량이 소정의 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있는지 결정하는 단계와;
차량이 가혹한 냉각부하 조건에서 주행하고 있다고 판단되면, 상기 컨트롤러가 차량의 변속비를 증가시키는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 차량의 내부적인 조건은 에어컨의 온/오프 여부, 블로워의 단수, 차속 및 엔진 냉각수의 냉각수온 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 것
을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 차량의 외부적인 조건은 차량 주변의 외기온인 것
을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 차량 주변의 외기온이 소정의 기준외기온 이상이고, 에어컨이 온되어 있고, 블로워의 단수가 소정의 기준단수 이상이며, 차속이 소정의 기준차속 이상이고, 엔진 냉각수의 냉각수온이 기준냉각수온 이상이면, 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 컨트롤러는 일단 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하여, 차량의 변속비를 증가시킨 후에는, 차량 주변의 외기온이 상기 기준외기온 보다 낮은 소정의 리턴외기온 이상이고, 상기 에어컨이 온되어 있고, 상기 블로워의 단수가 상기 기준단수 이상이며, 차속이 상기 기준차속 보다 낮은 리턴차속 이상이며, 냉각수온이 상기 기준냉각수온 보다 낮은 리턴냉각수온 이상인 동안에는 상기 증가시킨 차량의 변속비를 유지하는 것
을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 차량에 탑재된 변속기가 유단 변속기인 경우, 현재의 차량 변속단보다 낮은 변속단으로 변속을 수행하도록 하여, 변속비를 증가시키는 것
을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
컨트롤러가 차량 주변의 외기온이 소정의 기준외기온 이상이고, 에어컨이 온되어 있고, 블로워의 단수가 소정의 기준단수 이상이며, 차속이 소정의 기준차속 이상이고, 엔진 냉각수의 냉각수온이 기준냉각수온 이상이면, 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하는 단계와;
상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단되고, 차량에 냉각수를 순환시키는 전동식 워터펌프가 구비된 경우에, 상기 컨트롤러는 상기 전동식 워터펌프의 회전수를 상승시키는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 컨트롤러는 일단 상기 가혹한 냉각조건 부하 상황으로 판단하여, 전동식 워터펌프의 회전수를 상승시킨 후에는, 차량 주변의 외기온이 상기 기준외기온 보다 낮은 소정의 리턴외기온 이상이고, 상기 에어컨이 온되어 있고, 상기 블로워의 단수가 상기 기준단수 이상이며, 차속이 상기 기준차속 보다 낮은 리턴차속 이상이며, 냉각수온이 상기 기준냉각수온 보다 낮은 리턴냉각수온 이상인 동안에는 상기 증가시킨 전동식 워터펌프의 회전수를 유지하는 것
을 특징으로 하는 차량의 제어방법.