KR20210157731A - 냉각 수온 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치는 차량의 주행 정보 및 외기 온도를 획득하는 센서 및 상기 주행 정보에 기초하여 중량을 산출하고, 상기 중량 및 상기 외기 온도를 기반으로 차량의 목표 냉각 수온을 설정하는 제어부를 포함하여, 중량에 따라 목표 냉각수온을 가변하여 설정함으로써, 최적의 냉각수온을 유지하도록 할 수 있다.

Description

냉각 수온 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTORLLING TEMPERATURE OF COOLANT WATER}

본 발명은 냉각 수온 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량의 엔진이 구동함에 따라 발생되는 열은 엔진의 출력 저하의 원인이 된다. 따라서, 엔진 주변에 냉각수를 순환시켜 엔진이 냉각이 이루어지도록 한다. 일반적으로, 냉각수는 엔진, 히터 코어, 라디에이터 등을 순환하며 열에너지를 흡수하거나 외부로 방출하는데, 냉각수의 온도가 상승되어 엔진의 냉각이 어려울 경우, 라디에이터를 이용하여 열을 방출한다. 최근에는 냉각 시스템에 통합 유량 제어 밸브 시스템(Integrated Thermal Management System, ITMS)를 적용하여 냉각수의 온도를 제어하기도 한다.

그러나, 상술한 냉각수 온도 제어 방식은 외기온에 따라 제어되는데, 차량의 중량 증가로 인해 엔진 출력이 증가하는 경우에도 냉각수온이 상승하기 때문에, 외기온만을 반영하여 냉각수온이 제어되는 경우 효과적으로 냉각수온이 제어되지 못하는 한계가 있다.

본 발명의 일 목적은 차량의 중량을 고려하여 효과적으로 냉각수온이 제어될 수 있는 냉각 수온 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치는 차량의 주행 정보 및 외기 온도를 획득하는 센서 및 상기 주행 정보에 기초하여 중량을 산출하고, 상기 중량 및 상기 외기 온도를 기반으로 차량의 목표 냉각 수온을 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 센서는 엔진 토크, 구동 모터 토크 및 가속도를 포함하는 상기 차량의 주행 정보를 측정할 수 있다.

상기 제어부는 상기 외기 온도가 획득되면, 상기 중량 및 상기 외기 온도에 따른 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 생성할 수 있다.

상기 제어부는 상기 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 기반으로 상기 중량 및 상기 외기 온도에 상응하는 목표 냉각 수온을 설정할 수 있다.

상기 제어부는 상기 주행 정보 및 상기 외기 온도 중 어느 하나 이상이 획득되지 않으면, 상기 목표 냉각 수온 테이블 내의 최저값을 상기 목표 냉각 수온으로 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 방법은 차량의 주행 정보 및 외기 온도를 획득하는 단계와, 상기 주행 정보에 기초하여 중량을 산출하고, 상기 중량 및 상기 외기 온도를 기반으로 차량의 목표 냉각 수온을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 차량의 주행 정보는 엔진 토크, 구동 모터 토크 및 가속도를 포함할 수 있다.

상기 외기 온도가 획득되면, 상기 중량 및 상기 외기 온도에 따른 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 생성할 수 있다.

상기 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 기반으로 상기 중량 및 상기 외기 온도에 상응하는 목표 냉각 수온을 설정할 수 있다.

상기 주행 정보 및 상기 외기 온도 중 어느 하나 이상이 획득되지 않으면, 상기 목표 냉각 수온 테이블 내의 최저값을 상기 목표 냉각 수온으로 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치 및 방법은 차량의 중량을 기반으로 냉각 수온을 설정하여 엔진을 냉각시킴으로써, 엔진 과온을 방지하기 위해 장착되는 부품을 최소화하여 원가를 감소시킬 수 있으며, 부품의 내구성도 개선할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치 및 방법은 중량에 따라 목표 냉각수온을 가변하여 설정함으로써, 최적의 냉각수온을 유지하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 설정된 목표 냉각 수온과 종래 기술에 따라 설정된 목표 냉각 수온으로 제어된 엔진의 냉각 수온의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치(100)는 센서(110), 저장부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 냉각 수온 장치는 하이브리드 차량에 구비될 수 있으며, 하이브리드 차량은 기 공지된 바와 같이, 엔진, 하이브리드 시동 발전기, 엔진 클러치, 구동모터, 배터리, 변속기, 엔진 제어기, 모터 제어기, 변속기 제어기, 하이브리드 제어기 등을 포함할 수 있다.

센서(110)는 엔진 토크, 구동 모터 토크 및 가속도를 포함하는 차량의 주행 정보를 획득할 수 있다. 이를 위하여, 센서(110)는 엔진 토크, 모터 토크 센서, 가속도 센서를 포함할수 있다. 아울러, 센서(110)는 차량의 외기 온도를 측정할 수 있으며, 이를 위하여 센서(110)는 온도 센서를 포함할 수 있다.

저장부(120)는 제어부(130)에서 생성된 목표 냉각 수온 테이블을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(120)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치의 동작을 위해 각종 명령의 연산이나 실행을 수행하는 적어도 하나 이상의 알고리즘을 저장할 수 있다. 저장부(120)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disc), 메모리 카드, 롬(ROM: Read-Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 중 적어도 하나의 저장 매체를 포함할 수 있다.

제어부(130)는 각종 명령의 연산이나 실행을 수행 가능한 반도체 칩 등을 내장한 마이크로 프로세서(microprocessor) 등의 다양한 처리 장치에 의해 구현될 수 있으며, 저장부(140)에 저장된 적어도 하나의 알고리즘을 기반으로 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 센서(120)로부터 획득된 주행 정보 및 외기 온도의 획득 가능 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 차량의 목표 냉각 수온을 설정할 수 있다.

제어부(130)는 센서(110)로부터 주행 정보가 획득되었는지 여부를 판단한다. 제어부(130)는 주행 정보가 획득되면, 주행 정보를 기반으로 중량을 산출할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(130)는 기 공지된 계산식 1을 이용하여 차량의 중량을 산출할 수 있다.

<계산식 1>

(m은 기초 차량 중량,

은 변속 효율,

는 타이어 동반경, δ_E/C 은

엔진 클러치의 상태에 따른 클러치 계수,

은 엔진 토크,

은 엔진 마찰 토크,

은 엔진과 시동 발전기(HSG)에 대한 풀리비,

는 시동 발전기(HSG)의 발전 토크,

은 모터 토크, f0, f1, f2는 주행 부하 계수, v는 차속, G(t)는 종방향 가속도)

제어부(130)는 계산식 1을 이용하여 산출된 중량을 소정 레벨로 분류할 수 있다. 실시예에 따르면, 제어부(130)는 표 1과 같이, 중량을 소정 레벨로 분류할 수 있다.

산출된 중량	Level
1500kg 이하	0
1500-1800kg	1
1800-2100kg	2
2100kg 이상	3

제어부(130)는 외기 온도가 획득되었는지 여부를 판단한다. 제어부(130)는 외기 온도가 획득되면, 산출된 차량의 중량에 따른 레벨 및 외기 온도에 따른 목표 냉각 수온 테이블을 생성할 수 있다. 실시예에 따르면, 제어부(130)는 표 2와 목표 냉각 수온 테이블을 생성할 수 있다.

	0℃	20℃	30℃	40℃	50℃
Level 0	100	98	95	93	90
Level 1	100	98	95	90	88
Level 2	98	95	93	90	88
Level 3	95	93	90	88	85

제어부(130)는 표 2에 도시된 바와 같이 산출된 차량의 중량이 Level 2인 것으로 판단하고, 외기 온도가 20℃ 인 것으로 판단하면, 목표 냉각 수온 테이블을 기반으로 목표 냉각 수온을 98℃로 설정할 수 있다.

한편, 제어부(130)는 외기 온도가 획득되지 않거나, 차량의 중량이 산출되지 않는 것으로 판단하면, 외기 온도 및 차량의 중량에 따라 목표 냉각 수온을 설정하는 것이 아닌, 목표 냉각 수온 테이블의 최저값으로 목표 냉각 수온을 설정할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 목표 냉각 수온을 85℃로 설정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 설정된 목표 냉각 수온과 종래 기술에 따라 설정된 목표 냉각 수온으로 제어된 엔진의 냉각 수온의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따라 설정된 목표 냉각 수온은 외기 온도를 고려하여 설정된 것으로, 고중량의 차량 및 일반 중량의 차량의 주행 시 종래 기술에 따라 설정된 목표 냉각 수온으로 냉각수를 제어한 경우, A, B와 같이 냉각수온이 변화되는 것을 알 수 있다. 특히, 고중량의 차량의 냉각 수온이 일반 중량의 차량의 냉각 수온보다 온도가 상승하며, 이러한 경우 차량 엔진의 열효율을 저하시키고, 엔진 부품의 내구성 악화를 초래한다. 그러나, 본 발명에 따라 설정된 목표 냉각 수온은 외기 온도와 차량의 중량을 고려하여 설정된 것으로, 차량의 중량이 고중량인 경우, 본 발명에 따라 설정된 목표 냉각 수온은 종래 기술에 따라 설정된 목표 냉각 수온보다 낮아 본 발명에 따라 설정된 목표 냉각 수온으로 냉각수를 제어하는 경우, C와 같이 냉각 수온이 목표 냉각 수온과 유사한 형태로 변화되는 것을 알 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 차량 엔진의 열효율을 향상시키고, 엔진 부품의 내구성을 향상시킬 수 있고, 연비를 개선시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 수온 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(130)는 외기온이 획득되었는지 여부를 판단한다(S110). S110에서 제어부(130)는 외기온이 획득된 것으로 판단하면(Y), 차량의 중량이 산출되었는지 여부를 판단한다(S120). S120에서 제어부(130)는 센서(110)가 획득한 주행 정보를 기반으로 계산식 1을 이용하여 차량의 중량을 산출할 수 있다. 아울러, S120에서 제어부(130)는 산출된 중량을 소정 레벨로 분류할 수 있다. 실시예에 따르면, 제어부(130)는 표 1과 같이, 중량을 소정 레벨로 분류할 수 있다.

제어부(130)는 외기온이 획득되고. 중량에 따른 레벨이 분류되면, 중량에 따른 레벨 및 외기 온도에 따른 목표 냉각 수온 테이블을 생성하고, 목표 냉각 수온 테이블을 기반으로 목표 냉각 수온을 설정할 수 있다(S130). 여기서, 목표 냉각 수온 테이블은 표 2와 같이 생성될 수 있다.

한편, S110 및 S120에서 제어부(130)는 외기 온도가 획득되지 않거나(N), 차량의 중량이 산출되지 않는 것으로 판단하면(N), 외기 온도 및 차량의 중량에 따라 목표 냉각 수온을 설정하는 것이 아닌, 목표 냉각 수온 테이블의 최저값으로 목표 냉각 수온을 설정할 수 있다(S140).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

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. 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.

냉각 수온 제어 장치 100
센서 110
저장부 120
제어부 130

Claims (10)

1. 차량의 주행 정보 및 외기 온도를 획득하는 센서; 및
   상기 주행 정보에 기초하여 중량을 산출하고, 상기 중량 및 상기 외기 온도를 기반으로 차량의 목표 냉각 수온을 설정하는 제어부를 포함하는 냉각 수온 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 센서는
   엔진 토크, 구동 모터 토크 및 가속도를 포함하는 상기 차량의 주행 정보를 측정하는 냉각 수온 제어 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 외기 온도가 획득되면, 상기 중량 및 상기 외기 온도에 따른 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 생성하는 포함하는 냉각 수온 제어 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 기반으로 상기 중량 및 상기 외기 온도에 상응하는 목표 냉각 수온을 설정하는 냉각 수온 제어 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 주행 정보 및 상기 외기 온도 중 어느 하나 이상이 획득되지 않으면, 상기 목표 냉각 수온 테이블 내의 최저값을 상기 목표 냉각 수온으로 설정하는 냉각 수온 제어 장치.
6. 차량의 주행 정보 및 외기 온도를 획득하는 단계; 및
   상기 주행 정보에 기초하여 중량을 산출하고, 상기 중량 및 상기 외기 온도를 기반으로 차량의 목표 냉각 수온을 설정하는 단계를 포함하는 냉각 수온 제어 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 차량의 주행 정보는
   엔진 토크, 구동 모터 토크 및 가속도를 포함하는 냉각 수온 제어 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 외기 온도가 획득되면, 상기 중량 및 상기 외기 온도에 따른 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 생성하는 냉각 수온 제어 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 차량의 목표 냉각 수온 테이블을 기반으로 상기 중량 및 상기 외기 온도에 상응하는 목표 냉각 수온을 설정하는 냉각 수온 제어 방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 주행 정보 및 상기 외기 온도 중 어느 하나 이상이 획득되지 않으면, 상기 목표 냉각 수온 테이블 내의 최저값을 상기 목표 냉각 수온으로 설정하는 냉각 수온 제어 방법.

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