KR20210057508A - 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템 - Google Patents

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김창한
오만석
김석래
박창준
김종기
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템 을 제공한다. 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템은 연료탱크에서 기화된 연료를 캐니스터로 전달하는 제1 유로, 고전압 배터리의 냉각을 위해 사용된 공기를 상기 캐니스터로 전달하는 제2 유로, 상기 제2 유로 상에 배치되어 상기 연료탱크의 압력을 해소하기 위한 제1 배출구의 개폐를 제어하는 제1 삼방 밸브, 상기 제2 유로 상에 배치되어 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 상기 캐니스터로 유동시키거나 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 외부로 배출하는 제2 배출구의 개폐를 제어하는 제2 삼방 밸브 및 상기 연료탱크 내의 압력 및 차량의 EV 모드 구동 여부에 기초하여 상기 제1 삼방 밸브 및 상기 제2 삼방 밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템{Fuel tank venting system for hybrid electric vehicle}
본 발명은 연료탱크 내의 압력 조건에 따라 에어밴팅 구조를 이원화한 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가솔린은 차량 엔진의 연료로서 연료탱크에 충전되는데, 주변의 온도가 높은 경우 또는 증기의 이동 등의 원인으로 인해 연료탱크의 증기압이 증가하는 경우 가솔린 증발가스가 연료탱크의 틈을 통하여 외부로 유출될 우려가 있다. 가솔린 증발가스는 발암물질로 인체에 유해한 가스이기 때문에 각 국가에서는 환경법규를 제정하여 증발가스의 유출을 규제하고 있고, 실 차량에는 증발가스의 방출을 방지하기 위해서 캐니스터를 장착하여 증발가스를 포집하는 시스템을 적용하고 있다.
하이브리드 차량에서는 연료탱크와 고전압 배터리가 동시에 사용된다. 이 때, 고전압 배터리를 냉각시킨 공기가 차량 내부로 배출됨에 따라 실내 온도가 상승된다. 또한, 고전압 배터리를 냉각시킨 공기를 배출시킴에 따라 온도가 상승된 공기의 열에너지를 재활용하지 못하는 문제점도 있었다. 더불어, 연료탱크와 고전아 배터리가 동시에 적용되는 하이브리드 차량에서는 고전압 배터리를 냉각시킨 공기와 가솔린 증발가스를 동시에 처리해야 하는데, 고전압 배터리를 냉각시킨 공기와 가솔린 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있는 시스템의 부재로 고전압 배터리의 냉각 및 캐니스터의 퍼지의 효율이 떨어지는 문제점이 존재하였다.
본 발명의 기술적 과제는 연료탱크 내의 압력 조건에 따라 연료탱크의 압력 해소를 위한 에어벤팅 구조를 이원화한 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 연료탱크 내의 압력을 해소하면서 차량이 EV 모드로 구동 중인 경우 고전압 배터리의 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 공기의 이물질을 여과하기 위한 에어 필터의 수명을 증대시키고 에어 필터를 용이하게 교체할 수 있는 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템 을 제공한다. 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템은 연료탱크에서 기화된 연료를 캐니스터로 전달하는 제1 유로, 고전압 배터리의 냉각을 위해 사용된 공기를 상기 캐니스터로 전달하는 제2 유로, 상기 제2 유로 상에 배치되어 상기 연료탱크의 압력을 해소하기 위한 제1 배출구의 개폐를 제어하는 제1 삼방 밸브, 상기 제2 유로 상에 배치되어 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 상기 캐니스터로 유동시키거나 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 외부로 배출하는 제2 배출구의 개폐를 제어하는 제2 삼방 밸브 및 상기 연료탱크 내의 압력 및 차량의 EV 모드 구동 여부에 기초하여 상기 제1 삼방 밸브 및 상기 제2 삼방 밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 예에 의하여, 상기 연료탱크의 압력이 정압 상태이면, 상기 제어부는 상기 제1 삼방 밸브를 제어하여 상기 연료탱크 내의 공기를 상기 제1 배출구를 통해 외부로 배출시킨다.
일 예에 의하여, 상기 연료탱크 내의 공기는 상기 제1 유로를 통해 상기 캐니스터로 전달되고, 상기 캐니스터로 전달된 공기는 상기 제2 유로 및 상기 제1 배출구를 통해 외부로 배출된다.
일 예에 의하여, 상기 연료탱크의 압력이 부압 상태이면, 상기 제어부는 상기 제1 삼방 밸브 및 상기 제2 삼방 밸브를 제어하여 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 상기 캐니스터로 이동시켜 상기 캐니스터의 퍼지 효율을 증가시킨다.
일 예에 의하여, 상기 제1 삼방 밸브 및 상기 제2 삼방 밸브의 제어에 의해 상기 제1 배출구 및 상기 제2 배출구는 폐쇄된다.
일 예에 의하여, 상기 차량이 EV 모드로 구동되는 경우 상기 제어부는 상기 제1 삼방 밸브를 제어하여 상기 고전압 배터리를 냉각시킨 공기를 상기 제2 배출구를 통해 외부로 배출시킨다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 고전압 배터리의 잔존 용량(SOC)에 기초하여 차량이 EV 모드로 구동되는지 여부를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 고전압 배터리 내에 배치되는 블로워 모터의 구동량을 증가시켜 상기 고전압 배터리로 유입되는 공기의 양을 증가시킨다.
일 예에 의하여, 상기 고전압 배터리를 냉각시킨 공기를 배출하는 공기 배출구가 상기 고전압 배터리에 제공되고, 상기 공기 배출구의 끝단에는 에어 필터가 제공된다.
일 예에 의하여, 상기 에어 필터는 상기 공기 배출구와 상기 제2 유로 사이에 제공되고, 상기 에어 필터는 상기 공기 배출구와 결합되는 커버 및 상기 커버 내에 탈부착되는 필터 여과지를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 삼방 밸브와 상기 제2 삼방 밸브 사이에는 체크 밸브가 제공되고, 상기 체크 밸브는 상기 고전압 배터리를 냉각시킨 공기를 상기 캐니스터를 향하는 방향으로만 유동시킨다.
일 예에 의하여, 상기 제1 삼방 밸브는 상기 캐니스터와 인접하게 배치되고, 상기 제2 삼방 밸브는 상기 고전압 배터리와 인접하게 배치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템은 연료탱크의 압력이 정압 상태일 때 연료탱크의 압력을 해소할 수 있고, 연료탱크의 압력이 부압 상태일 때 고전압 배터리를 냉각시킨 공기의 열에너지를 활용하여 캐니스터의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 차량이 EV 모드로 구동되는 경우, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템은 고전압 배터리로 구동되는 공기의 양을 증가시켜 고전압 배터리를 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 즉, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템은 연료탱크의 압력 조절, 캐니스터의 성능 향상 및 고전압 배터리의 효율적 냉각을 동시에 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 에어 필터는 차량의 실내 측에 배치되고, 에어 필터의 구성품 중 필터 여과지만 교체 가능할 수 있다. 따라서, 사용자는 에어 필터의 수명이 다한 경우, 차량을 리프팅하지 않고도 에어 필터의 필터 여과지 만을 교체할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 에어 필터는 차량 내부의 실내 공기를 여과시키므로 차량 외부의 공기를 여과시킬 때보다 상대적으로 수명이 연장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 연료탱크의 압력이 정압 조건을 만족할 때 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템의 일 구현예이다.
도 4는 연료탱크의 압력이 부압 조건을 만족할 때 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템의 일 구현예이다.
도 5는 차량이 EV 모드로 구동될 때 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템의 일 구현예이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료탱크와 고전압 배터리의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에어 필터를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템(1)은 연료탱크(100), 캐니스터(200), 고전압 배터리(400) 및 제어부(800)에 의해 구현될 수 있다. 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템(1)은 연료탱크(100)에서 증발되는 증발가스의 방출을 방지하고, 동시에 고전압 배터리(400)를 냉각한 공기의 열에너지를 재활용하기 위해 제어부(800)를 통해 공기 및 증발가스의 경로를 제어할 수 있다.
연료탱크(100)와 캐니스터(200)는 제1 유로(510)에 의해 연결될 수 있다. 연료탱크(100)에서 기화된 연료(증발가스)는 캐시스터(200)로 전달될 수 있다. 캐니스터(200)는 엔진(300)이 정지된 상태에서는 기체상태의 연료를 내부에 장착된 활성탄에 포집해 두었다가(흡착), 엔진(300)의 동작 시에는 캐니스터(200)의 외부에서 새로운 공기를 주입하여 활성탄에 흡착된 연료를 엔진(200)의 흡기계로 퍼지(탈착)시키도록 동작될 수 있다. 즉, 캐니스터(200)는 흡착과 퍼지가 반복적으로 이뤄지도록 동작할 수 있다. 캐니스터(200) 내의 흡착은 탄화수소 가스가 활성탄에 액화되면서 포집되는 상태로써, 기체에서 액체로 상변화함에 따라 발열이 발생하게 된다. 온도가 높을 수록 액화가 이뤄지는 속도 및 흡착률을 저하되므로 연료 가스의 흡착률을 향상시키기 위해선 캐니스터(200) 내부의 온도 상승을 억제시킬 필요가 있다. 캐니스터(200)의 퍼지는 활성탄에 포집된 탄화수소가 미세 액체 상태에서 기화되면서 엔진의 흡기계로 배출되는 상태로써, 액화 시 흡열 반응이 발생하게 된다. 따라서, 온도가 낮을수록 기화되는 속도 및 퍼지효율이 저하되므로 퍼지성능을 향상시키기 위해선 캐니스터(200) 내부의 온도 저하를 억제시킬 필요가 있었다. 결론적으로, 캐니스터(200)의 활성탄에 포집된 연료를 엔진(300)으로 이송시키기 위해서는 열에너지가 필요할 수 있다.
캐니스터(200)와 엔진(300)의 흡기계 측을 연결하는 유로 상에는 연료를 퍼지하는 퍼지 컨트롤 밸브(250)가 제공될 수 있다.
캐니스터(200)와 고전압 배터리(400)는 제2 유로(520)에 의해 연결될 수 있다. 제2 유로(520)는 고전압 배터리(400)의 냉각을 위해 사용된 공기를 캐니스터(200)로 전달할 수 있다.
고전압 배터리(400)는 전기모터(미도시)의 구동하기 위한 전기에너지를 공급하는 구성일 수 있다. 즉, 고전압 배터리(400)는 전기모터(미도시)에 의한 차량 구동을 위해 차량에 탑재되는 구성일 수 있다. 고전압 배터리(400)는 냉각을 위해 외부 공기를 고전압 배터리(400) 내부로 유입시키는 공기 유입부(401) 및 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기를 배출하기 위한 공기 배출부(403)을 포함할 수 있다. 이 때, 외부 공기는 고전압 배터리(400)를 기준으로 외부에서 유입된 공기를 의미하고, 차량의 내부에서 고전압 배터리(400)로 유입되는 공기를 의미할 수 있다. 또한, 고전압 배터리(400)에는 고전압 배터리(400) 내부로 공기를 유입시키기 위한 블로워 모터(410)가 제공될 수 있다.
고전압 배터리(400)의 공기 배출부(403)의 끝단에는 에어 필터(450)가 배치될 수 있다. 에어 필터(450)는 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기의 이물질을 여과시킬 수 있다. 에어 필터(450)는 고전압 배터리(400)에 탈부착되는 구성으로, 고전압 배터리(400)와 함께 모듈화될 수 있다.
제2 유로(520) 상에는 제1 삼방 밸브(610) 및 제2 삼방 밸브(630)가 제공될 수 있다. 제1 삼방 밸브(610) 및 제2 삼방 밸브(630)는 3-way 밸브를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 삼방 밸브(610) 및 제2 삼방 밸브(630)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 제1 삼방 밸브(610)는 캐니스터(200)와 인접하도록 배치될 수 있고, 제2 삼방 밸브(630)는 고전압 배터리(400)와 인접하도록 배치될 수 있다. 제1 삼방 밸브(610)는 연료탱크(100) 내의 압력이 정압 상태일 때 연료탱크(100)의 압력을 해소하기 위한 통로인 제1 배출구(530)의 개폐를 제어할 수 있다. 연료탱크(100) 내의 공기는 제1 배출구(530)를 통해 차량 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제1 삼방 밸브(610)는 제2 유로(520)와 제1 배출구(530)가 만나는 지점에 배치될 수 있다. 제2 삼방 밸브(630)는 연료탱크(100) 내의 압력이 부압 상태일 때 고전압 배터리(400)를 냉각한 공기를 캐니스터(200)로 유동시킬 수 있다. 또한, 제2 삼방 밸브(630)는 차량이 EV 모두로 주행되는 경우 고전압 배터리(400)를 냉각한 공기를 외부로 배출하기 위한 제2 배출구(540)의 개폐를 제어할 수 있다. 즉, 제2 삼방 밸브(630)는 제2 유로(520)와 제2 배출구(540)가 만나는 지점에 배치될 수 있다. 제1 배출구(530) 및 제2 배출구(540)는 공기를 차량 외부로 배출시키는 통로일 수 있다.
제1 삼방 밸브(610)와 제2 삼방 밸브(630) 사이에는 체크 밸브(700)가 제공될 수 있다. 체크 밸브(700)는 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기가 캐니스트(200)를 향하는 방향으로만 유동시킬 수 있다. 즉, 체크 밸브(700)는 캐니스트(200)에서 고전압 배터리(400)로 공기 또는 기화된 연료가 유입되지 않게 막는 역할을 할 수 있다. 제1 삼방 밸브(610)와 제2 삼방 밸브(630)의 개폐를 제어하면 캐니스트(200)에서 고전압 배터리(400)로 공기 또는 기화된 연료가 유입되지 않을 수 있으나, 제1 삼방 밸브(610)와 제2 삼방 밸브(630)가 고장난 경우에는 캐니스트(200)에서 고전압 배터리(400)로 공기 또는 기화된 연료가 유입될 수 있다. 따라서, 체크 밸브(700)는 제1 삼방 밸브(610)와 제2 삼방 밸브(630) 중 적어도 하나의 밸브가 고장난 경우를 대비하여 캐니스트(200)에서 고전압 배터리(400)로 공기 또는 기화된 연료가 유동되는 것을 막을 수 있다. 나아가, 체크 밸브(700)는 기화된 연료가 고전압 배터리(400)를 거쳐 차량 내부로 유입되는 것을 막을 수 있다.
제어부(800)는 연료탱크(100) 내의 압력 및 차량의 EV 모드 구동 여부에 기초하여 제1 삼방 밸브(610)와 제2 삼방 밸브(630)의 개폐를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(800)는 ECU(electronic control unit)일 수 있다.
일 예로, 제어부(800)는 연료탱크(100) 내의 압력이 정압 상태인지 부압 상태인지에 따라 연료탱크(100) 내의 기화된 연료를 캐니스터(200)로 유동시키는 제어를 수행할지 또는 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기를 캐니스터(200)로 유동시키는 제어를 수행할지를 결정할 수 있다. 제어부(800)가 연료탱크(100) 내의 기화된 연료를 캐니스터(200)로 유동시키는 제어를 수행하는 경우, 연료탱크(100) 내의 압력이 정압을 유지하는 것이 해소되어 연료의 공급이 원활해질 수 있다. 제어부(800)가 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기를 캐니스터(200)로 유동시키는 제어를 수행하는 경우, 고전압 배터리(400) 내에서 열교환을 거쳐 온도가 올라간 공기가 캐니스터(200)로 유동될 수 있고, 온도가 높은 공기는 캐니스터(200) 내의 활성탄의 흡열 반응을 유도할 수 있다. 활성탄의 흡열 반응에 따라 포진됩 연료는 엔진(300)으로 이송될 수 있다. 즉, 고전압 배터리(400) 내에서 열교환을 거쳐 온도가 올라간 공기는 캐니스터(200)로 유입되어 캐니스터(200)의 퍼지 성능(또는 퍼지 효율)을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기의 열에너지가 재활용될 수 있다.
일 예로, 제어부(800)는 차량이 EV 모드로 구동되는 경우 고전압 배터리(400) 내에 위치하는 블로워 모터(410)의 구동량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 고전압 배터리(400)의 공기 유입구(401)로 유입되는 공기의 양이 증가될 수 있고, 고전압 배터리(400)가 효율적으로 냉각될 수 있다. 또한, 제어부(800)는 제2 삼방 밸브(630)를 제어하여 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기를 제2 배출구(540)를 통해 배출시키므로, 온도가 올라간 공기가 차량 내부로 배출되어 차량 내부의 온도를 상승시키는 현상이 발생되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템(1)은 연료탱크(100)의 압력이 정압 상태일 때 연료탱크(100)의 압력을 해소할 수 있고, 연료탱크(100)의 압력이 부압 상태일 때 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기의 열에너지를 활용하여 캐니스터(200)의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 차량이 EV 모드로 구동되는 경우, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템(1)은 고전압 배터리(400)로 구동되는 공기의 양을 증가시켜 고전압 배터리(400)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 결론적으로, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템(1)은 연료탱크(100)의 압력 조절, 캐니스터(200)의 성능 향상 및 고전압 배터리(400)의 효율적 냉각을 동시에 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 압력 센서(150)는 압력탱크(100)의 압력을 측정할 수 있다. 압력 센서(150)는 압력탱크(100) 내의 압력이 정압 상태인지 부압 상태인지 여부를 측정할 수 있다. 압력 센서(150)가 측정한 데이터는 제어부(800)로 전송될 수 있다.
제어부(800)는 고전압 배터리(400)의 충전 용량(SOC)을 지속적으로 모니터링할 수 있다. 제어부(800)는 고전압 배터리(400)의 충전 용량(SOC)에 기초하여 차량이 EV 모드로 구동 중인지 엔진(300)에 의해 구동 중인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(800)는 고전압 배터리(400)의 충전 용량(SOC)이 기설정값 이상인 경우 차량이 EV 모드로 구동 중이라고 판단할 수 있다. 다만, 상술한 예와 달리, 제어부(800)는 엔진(300)이 구동 중인지를 직접적으로 판단하여 차량이 EV 모드로 구동 중인지 여부를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(800)는 엔진(300)의 점화 여부, 엔진의 캠샤프트 센서(미도시)의 센싱 데이터 등에 근거하여 차량이 EV 모드로 구동 중인지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(800)는 압력 센서(150)로부터 전달받은 데이터 및 고전압 배터리(400)를 모니터링한 데이터에 기초하여 제1 삼방 밸브(610), 제2 삼방 밸브(630) 및 블로워 모터(410)를 제어할 수 있다. 제어부(800)는 연료탱크(100) 내의 압력이 정압 상태인 경우, 연료탱크(100) 내의 압력이 부압 상태인 경우 및 차량이 EV 모드로 구동 중인 경우에 대해 판단하고 이에 기초하여 제1 삼방 밸브(610) 및 제2 삼방 밸브(630)의 개폐여부를 제어할 수 있고 블로워 모터(410)의 구동 정도를 제어할 수 있다.
도 3은 연료탱크의 압력이 정압 조건을 만족할 때 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템의 일 구현예이다.
도 3을 참조하면, 연료탱크(100) 내의 압력이 정압 조건을 만족하면, 제어부(800)는 제1 삼방 밸브(610)를 오프(Off)시킬 수 있다. 제1 삼방 밸브(610)를 오프(Off)시킨다는 것은 제1 배출구(530)를 개방한다는 의미일 수 있다. 따라서, 제어부(800)는 제1 삼방 밸브(610)를 제어하여 연료탱크(100) 내부, 제1 유로(510) 내부 및 제2 유로(520) 내부의 공기를 제1 배출구(530)를 통해 배출시킬 수 있다. 연료탱크(100) 내부, 제1 유로(510) 내부 및 제2 유로(520) 내부의 공기가 배출됨에 따라 연료탱크(100) 내부의 압력이 변동될 수 있다.
연료탱크(100) 내의 압력이 정압 조건을 만족하는 경우, 연료탱크(100) 내부의 기화된 연료가 캐니스터(200)로 유동되지 않는 문제점이 발생된다. 이에 따라, 캐니스터(200)에서 엔진(300)으로 이송되는 연료의 양도 줄어들어 엔진(300)의 효율이 감소될 수 있다. 따라서, 제어부(800)는 제1 배출구(530)를 개방시켜 연료탱크(100) 내부, 제1 유로(510) 내부 및 제2 유로(520) 내부의 공기를 차량 외부로 배출시킴에 따라 연료탱크(100) 내의 압력을 조절할 수 있다.
도 4는 연료탱크의 압력이 부압 조건을 만족할 때 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템의 일 구현예이다.
도 4를 참조하면, 연료탱크(100) 내의 압력이 부압 조건을 만족하면, 제어부(800)는 제1 삼방 밸브(610)를 온(ON)시키고 제2 삼방 밸브(630)를 오프(Off)시킬 수 있다. 제1 삼방 밸브(610)를 온(ON)시킨다는 것은 제1 배출구(530)를 폐쇄한다는 의미일 수 있다. 제2 삼방 밸브(630)를 오프(Off)시킨다는 것은 제2 배출구(540)를 폐쇄한다는 의미일 수 있다. 이 때, 연료탱크(100) 내의 압력이 부압 상태이고 캐니스터(200)에서 엔진(300)의 흡기측을 향해 연료가 이송되므로, 압력의 차이에 의해 고전압 배터리(400) 내부로 유동되는 공기의 양이 증가될 수 있다. 따라서, 상기 제어에 의해 별도로 고전압 배터리(400)로 공기를 유입시키는 석션 펌프가 없더라도 고전압 배터리(400)로 유입되는 공기의 양이 증가될 수 있고, 고전압 배터리(400)의 냉각 효율이 증가될 수 있다.
연료탱크(100) 내의 압력이 부압 조건을 만족하는 경우, 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기는 캐니스터(200)로 유동될 수 있다. 이 때, 공기는 제1 배출구(530) 및 제2 배출구(540)를 통해 차량 외부로 배출되지 않을 수 있다. 공기의 유동에 의해 연료탱크(100)의 부압이 해소될 수 있다. 고전압 배터리(400)의 냉각 과정에서 열교환을 거친 공기는 온도가 상승될 수 있다. 온도가 상승된 공기는 캐니스터(200)로 유동되어 캐니스터(200) 내의 탈착반응을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 캐니스터(200)에서 엔진(300)의 흡기측으로 연료가 이동되는 퍼지 현상의 효율이 상승될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템(1)은 연료탱크(100)의 내의 정압을 해소하기 위한 경로와 연료탱크(100) 내의 부압을 해소하기 위한 경로를 서로 달리할 수 있다.
도 5는 차량이 EV 모드로 구동될 때 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템의 일 구현예이다.
도 5를 참조하면, 차량이 EV 모드로 구동 중인 경우, 제어부(800)는 제2 삼방 밸브(630)를 온(ON)시킬 수 있다. 제2 삼방 밸브(630)를 온(ON)시킨다는 것은 제2 배출구(540)를 개방한다는 의미일 수 있다. 또한, 제어부(800)는 고전압 배터리(400) 내에 배치되는 블로워 모터(410)의 구동양을 증가시킬 수 있다. 따라서, 고전압 배터리(400)의 공기 유입구(401)를 통해 유입되는 공기의 양이 증가될 수 있다. 고전압 배터리(400)를 냉각시킨 공기는 제2 배출구(540)를 통해 차량 외부로 배출될 수 있다. 온도가 상승된 공기가 차량 내부로 유입되지 않아 차량 내부의 온도가 상승되는 현상이 방지될 수 있다. 또한, 블로워 모터(410)의 구동양이 증가됨에 따라, 고전압 배터리(400)의 냉각 효율이 증가될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료탱크와 고전압 배터리의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 고전압 배터리(400)는 차체의 실내 측인 플로어 패널(50) 상측에 배치될 수 있고, 연료탱크(100)는 플로어 패널(50)의 하측에 배치될 수 있다. 즉, 고전압 배터리(400)는 플로어 패널(50)을 기준으로 차량의 실내와 인접하도록 배치될 수 있고, 연료탱크(100)는 플로어 패널(50)을 기준으로 차량의 저면 또는 지면과 인접하도록 배치될 수 있다. 따라서, 고전압 배터리(400)의 공기 유입구(401)는 차량의 실내 공기를 유입할 수 있다.
에어 필터(450)는 공기 배출구(403)의 끝단에 배치될 수 있다. 에어 필터(450)는 공기 배출구(403)를 통해 배출되는 공기의 이물질을 여과시킬 수 있다. 에어 필터(450)는 플로어 패널(50)의 상측에 배치되는바, 사용자는 차량을 리프팅하지 않고도 에어 필터(450)를 교체할 수 있다. 또한, 고전압 배터리(400)가 플로어 패널(50)을 기준으로 차량의 실내 측에 배치됨에 따라, 고전압 배터리(400)에 유입되는 공기는 차량의 실내의 공기일 수 있다. 따라서, 에어 필터(450)는 차량 외부의 공기보다 상대적으로 이물질이 적게 포함된 차량 실내의 공기를 여과시키고, 이에 따라 에어 필터(450)의 수명이 증대될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에어 필터를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 에어 필터(450)는 커버(451) 및 필터 여과지(453)를 포함할 수 있다. 필터 여과지(453)는 주기적으로 교체해야 하는 구성일 수 있다. 따라서, 에어 필터(450)의 탈부착이 용이해야 필터 여과지(453)를 교체하는 작업이 용이하게 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 필터(450)는 차량의 실내 측에 배치되는 구성이므로, 필터 여과지(453)의 교체가 용이하게 수행될 수 있다.
필터 여과지(453)는 커버(451)에서 탈부착될 수 있는 구성일 수 있다. 커버(451)는 공기 배출구(403)과 결합되는 구성으로, 공기 배출구(403)와 탈부착되는 구성일 수 있다. 사용자는 차량의 실내 측에 배치된 에어 필터(450)를 공기 배출구(403)부터 탈착한 이후, 커버(451)로부터 필터 여과지(453)를 탈착하여 필터 여과지(453)를 용이하게 교체할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 에어 필터(450)는 차량의 실내 측에 배치되고, 에어 필터(450)의 구성품 중 필터 여과지(453)만 교체 가능할 수 있다. 따라서, 사용자는 에어 필터(450)의 수명이 다한 경우, 차량을 리프팅하지 않고도 에어 필터(450)의 필터 여과지(453) 만을 교체할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 에어 필터(450)는 차량 내부의 실내 공기를 여과시키므로 차량 외부의 공기를 여과시킬 때보다 상대적으로 수명이 연장될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

  1. 하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템에 있어서,
    연료탱크에서 기화된 연료를 캐니스터로 전달하는 제1 유로;
    고전압 배터리의 냉각을 위해 사용된 공기를 상기 캐니스터로 전달하는 제2 유로;
    상기 제2 유로 상에 배치되어 상기 연료탱크의 압력을 해소하기 위한 제1 배출구의 개폐를 제어하는 제1 삼방 밸브;
    상기 제2 유로 상에 배치되어 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 상기 캐니스터로 유동시키거나 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 외부로 배출하는 제2 배출구의 개폐를 제어하는 제2 삼방 밸브; 및
    상기 연료탱크 내의 압력 및 차량의 EV 모드 구동 여부에 기초하여 상기 제1 삼방 밸브 및 상기 제2 삼방 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연료탱크의 압력이 정압 상태이면, 상기 제어부는 상기 제1 삼방 밸브를 제어하여 상기 연료탱크 내의 공기를 상기 제1 배출구를 통해 외부로 배출시키는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연료탱크 내의 공기는 상기 제1 유로를 통해 상기 캐니스터로 전달되고,
    상기 캐니스터로 전달된 공기는 상기 제2 유로 및 상기 제1 배출구를 통해 외부로 배출되는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연료탱크의 압력이 부압 상태이면, 상기 제어부는 상기 제1 삼방 밸브 및 상기 제2 삼방 밸브를 제어하여 상기 고전압 배터리를 냉각한 공기를 상기 캐니스터로 이동시켜 상기 캐니스터의 퍼지 효율을 증가시키는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 삼방 밸브 및 상기 제2 삼방 밸브의 제어에 의해 상기 제1 배출구 및 상기 제2 배출구는 폐쇄되는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 차량이 EV 모드로 구동되는 경우 상기 제어부는 상기 제1 삼방 밸브를 제어하여 상기 고전압 배터리를 냉각시킨 공기를 상기 제2 배출구를 통해 외부로 배출시키는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 고전압 배터리의 잔존 용량(SOC)에 기초하여 차량이 EV 모드로 구동되는지 여부를 판단하는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 고전압 배터리 내에 배치되는 블로워 모터의 구동량을 증가시켜 상기 고전압 배터리로 유입되는 공기의 양을 증가시키는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 고전압 배터리를 냉각시킨 공기를 배출하는 공기 배출구가 상기 고전압 배터리에 제공되고,
    상기 공기 배출구의 끝단에는 에어 필터가 제공되는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 에어 필터는 상기 공기 배출구와 상기 제2 유로 사이에 제공되고,
    상기 에어 필터는 상기 공기 배출구와 결합되는 커버 및 상기 커버 내에 탈부착되는 필터 여과지를 포함하는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 삼방 밸브와 상기 제2 삼방 밸브 사이에는 체크 밸브가 제공되고,
    상기 체크 밸브는 상기 고전압 배터리를 냉각시킨 공기를 상기 캐니스터를 향하는 방향으로만 유동시키는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 삼방 밸브는 상기 캐니스터와 인접하게 배치되고,
    상기 제2 삼방 밸브는 상기 고전압 배터리와 인접하게 배치되는,
    하이브리드 차량용 연료탱크 밴팅 시스템.

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