KR20220140115A - 액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220140115A
KR20220140115A KR1020210046213A KR20210046213A KR20220140115A KR 20220140115 A KR20220140115 A KR 20220140115A KR 1020210046213 A KR1020210046213 A KR 1020210046213A KR 20210046213 A KR20210046213 A KR 20210046213A KR 20220140115 A KR20220140115 A KR 20220140115A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
speed
wake
opening degree
aaf
Prior art date
Application number
KR1020210046213A
Other languages
English (en)
Inventor
김영권
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020210046213A priority Critical patent/KR20220140115A/ko
Priority to CN202110947847.0A priority patent/CN115195455A/zh
Priority to US17/459,651 priority patent/US11459934B1/en
Publication of KR20220140115A publication Critical patent/KR20220140115A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • B60K11/085—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor with adjustable shutters or blinds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/10—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/10—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers
    • F01P7/12—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers by thermostatic control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/06—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with air cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/105—Speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/403—Image sensing, e.g. optical camera
    • B60W2420/42—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2530/00—Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
    • B60W2530/16—Driving resistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2554/00—Input parameters relating to objects
    • B60W2554/40—Dynamic objects, e.g. animals, windblown objects
    • B60W2554/404—Characteristics
    • B60W2554/4042—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2554/00—Input parameters relating to objects
    • B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects
    • B60W2554/802—Longitudinal distance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00—Input parameters relating to data
    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/301—Sensors for position or displacement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/302—Temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/303—Speed sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/306—Pressure sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/04—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/08—Temperature
    • F01P2025/32—Engine outcoming fluid temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/08—Temperature
    • F01P2025/36—Heat exchanger mixed fluid temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/08—Temperature
    • F01P2025/42—Intake manifold temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/60—Operating parameters
    • F01P2025/66—Vehicle speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2037/00—Controlling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

본 개시는 차량의 액티브 에어 플랩(AAF: Active air flap) 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상기 AAF 제어 장치는, 상기 차량의 상태 정보를 검출하기 위한 복수의 센서, 상기 AAF의 개도를 제어하는 개도 제어 장치, 그리고 상기 상태 정보에 기초하여 AAF의 목표 유량 및 목표 개도를 결정하며, 상기 차량의 선행 차량의 차량 정보에 기초하여 상기 선행 차량에 의해 발생되는 후류(wake)의 초기 속도를 산출하고, 상기 차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리, 및 상기 후류의 초기 속도에 기초하여, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도를 획득하며, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 기초하여 상기 목표 개도를 보정하고, 보정된 상기 목표 개도에 대응하여 상기 AAF의 개도를 조정하도록 상기 개도 제어 장치를 제어하는 처리 장치를 포함할 수 있다.

Description

액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ACTIVE AIR FLAP}
본 개시는 액티브 에어 플랩(AAF: Active air flap) 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에서 AAF의 개도를 제어하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
액티브 에어 플랩(AAF: Active air flap)은 차량에서 외부 공기가 유입되는 위치(예를 들어, 라디에이터의 그릴 측)에 설치되어 개도(열림 량)가 능동적으로 조절되며, 이러한 AAF의 개도에 따라 차량의 엔진룸 측으로 유입되는 공기의 유량, 즉 냉각 풍량이 조절된다.
현재 AAF의 제어는 차속, 엔진 부하, 냉각 수온, 공조 시스템의 냉매 압력, 온도 등을 참조하여 제어된다. 여기서, AAF 제어를 위해 차속을 참조하는 것은, 차량 앞에 장애물이 없는 상태에서, 차량과 외부 공기간의 상대 속도가 차속과 동일한 상태를 가정하여 이루어진다.
한편, 차량과 가깝게 주행하는 선행 차량이 존재하는 경우, 선행 차량에서 발생한 후류(wake)에 의해 차량과 외부 공기 간의 상대 속도가 감소하게 되며, 이러한 경우 동일한 AAF 개도에 대해 냉각 풍량 역시 감소할 수 있다. 그러나, 종래의 AAF 제어에서는 전술한 바와 같이 선행 차량에 의해 발생한 후류의 영향을 고려하지 않고 있어, 차량과 가깝게 주행하는 선행 차량이 존재하는 경우 AAF의 개도가 충분하지 않아 냉각 풍량이 감소함으로써 PT(power train)/PE(power electronics)의 냉각에 소요되는 에너지가 증가할 수 있다.
실시예를 통해 해결하려는 과제는 선행 차량에 의해 발생하는 후류의 영향을 고려하여 AAF의 개도를 적절히 조절할 수 있는 액티브 에어 플랩(AAF) 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 차량의 액티브 에어 플랩(AAF) 제어 장치는, 상기 차량의 상태 정보를 검출하기 위한 복수의 센서, 상기 AAF의 개도를 제어하는 개도 제어 장치, 그리고 상기 상태 정보에 기초하여 AAF의 목표 유량 및 목표 개도를 결정하며, 상기 차량의 선행 차량의 차량 정보에 기초하여 상기 선행 차량에 의해 발생되는 후류(wake)의 초기 속도를 산출하고, 상기 차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리, 및 상기 후류의 초기 속도에 기초하여, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도를 획득하며, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 기초하여 상기 목표 개도를 보정하고, 보정된 상기 목표 개도에 대응하여 상기 AAF의 개도를 조정하도록 상기 개도 제어 장치를 제어하는 처리 장치를 포함할 수 있다.
상기 처리 장치는, 상기 선행 차량의 차속, 전고, 및 공기저항계수에 기초하여 상기 후류의 초기 속도를 산출할 수 있다.
상기 AAF 제어 장치는, 통신 장치를 더 포함하며, 상기 처리 장치는, 상기 통신 장치를 통해 상기 선행 차량의 차속, 상기 전고, 및 상기 공기저항계수를 수신할 수 있다.
상기 처리 장치는, 카메라를 통해 촬영된 상기 선행 차량의 영상으로부터 상기 선행 차량의 차종을 식별하고, 상기 선행 차량의 차종에 대응하는 산업 평균 수준의 공기저항계수, 및 전고를 상기 선행 차량의 공기저항계수 및 전고로 사용할 수도 있다.
상기 복수의 센서는 거리 센서를 포함하며, 상기 처리 장치는, 상기 거리 센서를 통해 측정되는 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리와, 상기 차량의 차속에 기초하여 상기 선행 차량의 차속을 획득할 수도 있다.
상기 처리 장치는, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 의해 상기 AAF의 유량이 감소하는 것을 보상하기 위해, 상기 목표 개도를 증가시키는 방향으로 보정할 수 있다.
상기 처리 장치는, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도가 높을수록 상기 목표 개도가 증가하도록 보정할 수 있다.
상기 상태 정보는, 상기 차량의 냉각 수온, 냉매압, 및 엔진 연소실로 유입되는 공기의 흡기온을 포함하며, 상기 처리 장치는, 상기 냉각 수온, 상기 냉매압 및 상기 흡기온에 기초하여 상기 목표 유량 및 상기 목표 개도를 결정할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 차량의 액티브 에어 플랩(AAF) 제어 방법은, 상기 차량의 상태 정보를 검출하는 단계, 상기 상태 정보에 기초하여 AAF의 목표 유량 및 목표 개도를 결정하는 단계, 선행 차량이 검출되면, 상기 선행 차량의 차량 정보에 기초하여 상기 선행 차량에 의해 발생되는 후류(wake)의 초기 속도를 산출하는 단계, 상기 차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리, 및 상기 후류의 초기 속도에 기초하여, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도를 획득하는 단계, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 기초하여 상기 목표 개도를 보정하는 단계, 그리고 보정된 상기 목표 개도에 대응하여 상기 AAF의 개도를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 후류의 초기 속도를 산출하는 단계는, 상기 선행 차량의 차속, 전고, 및 공기저항계수에 기초하여 상기 후류의 초기 속도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 AAF 제어 방법은, 상기 선행 차량으로부터, 상기 선행 차량의 차속, 상기 전고, 및 상기 공기저항계수를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 AAF 제어 방법은, 카메라를 통해 촬영된 상기 선행 차량의 영상으로부터 상기 선행 차량의 차종을 식별하는 단계, 그리고 상기 선행 차량의 차종에 대응하는 산업 평균 수준의 공기저항계수, 및 전고를 상기 선행 차량의 공기저항계수 및 전고로 획득하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 AAF 제어 방법은, 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리와, 상기 차량의 차속에 기초하여 상기 선행 차량의 차속을 획득하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 보정하는 단계는, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 의해 상기 AAF의 유량이 감소하는 것을 보상하기 위해, 상기 목표 개도를 증가시키는 방향으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목표 개도를 증가시키는 방향으로 보정하는 단계는, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도가 높을수록 상기 목표 개도가 증가하도록 보정할 수도 있다.
상기 상태 정보는, 상기 차량의 냉각 수온, 냉매압, 및 엔진 연소실로 유입되는 공기의 흡기온을 포함하며, 상기 목표 유량 및 상기 목표 개도를 결정하는 단계는, 상기 냉각 수온, 상기 냉매압 및 상기 흡기온에 기초하여 상기 목표 유량 및 상기 목표 개도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 선행 차량에 의해 발생하는 후류의 영향을 고려하여 AAF의 개도를 적절히 조절함으로써, 차량의 연비를 개선할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 액티브 에어 플랩(AAF) 제어 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 차량의 AAF 제어 장치에서 사용되는 V2 프로파일을 간략이 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 차량의 AAF 제어 장치에서 산출되는 후류의 초기 속도와 차속, 및 공기저항계수 간의 관계를 예로서 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 차량의 AAF 제어 장치에서 산출되는 시간에 따른 후류의 속도 변화와, 차량의 전고, 차속, 및 공기저항계수 간의 관계를 예로서 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 차량의 AAF 제어 방법을 개략적으로 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "~부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "모듈", "수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 액티브 에어 플랩(AAF: Active Air Flap) 제어 장치를 개략적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, AAF 제어 장치(10)는, 냉각 수온 센서(11), 냉매압 센서(12), 흡기온 센서(13), 거리 센서(14), 차속 센서(15), 통신 장치(16), 처리 장치(17), 및 개도 제어 장치(18)를 포함할 수 있다.
냉각 수온 센서(11)는 차량(1)의 엔진(미도시)을 냉각하기 위해 사용되는 냉각수의 냉각 수온을 검출할 수 있다. 냉각 수온 센서(11)는 예를 들어, 냉각수 통로에 위치하여 냉각수의 온도를 측정하는 저항식 센서를 포함할 수 있다.
냉매압 센서(12)는 차량(1)의 엔진룸으로 유입되는 냉매의 냉매압을 검출할 수 있다. 냉매압 센서(12)는 예를 들어, 엔진룸으로 유입되는 냉매 고압 라인에 위치하여 냉매의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다.
흡기온 센서(13)는 차량(1)의 엔진의 연소실로 유입되는 공기의 온도를 검출할 수 있다. 흡기온 센서(13)는 예를 들어, 흡기 매니폴드에 위치하여 엔진의 연소실로 유입되는 공기의 온도를 측정하는 저항식 센서를 포함할 수 있다.
거리 센서(14)는 차량(1)과 차량 외부의 객체와의 거리를 검출할 수 있다. 거리 센서(14)는 예를 들어, 차량(1)의 전방에 위치하여 선행 차량(5)과 차량(1) 간의 차간 거리를 측정하는 레이더 센서를 포함할 수 있다.
차속 센서(15)는 차량(1)의 현재 속도를 검출할 수 있다. 차속 센서(15)는 예를 들어, 차량의 구동 휠(미도시)에 장착되는 회전 속도 센서를 포함할 수 있다.
통신 장치(16)는 차량간 통신(V2V: vehicle to vehicle) 기능, 즉, 차량을 중심으로 근거리에 위치하는 다른 차량과의 무선 통신 기능을 수행할 수 있다. 통신 장치(16)는 예를 들어, 셀룰러 통신 프로토콜인 5G(5th generation mobile telecommunication), LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 중 적어도 하나를 사용하여 다른 차량과 통신할 수 있다. 통신 장치(16)는 예를 들어, 근거리 무선 통신인, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth) 또는 NFC(near field communication) 등 중 적어도 하나를 사용하여 다른 차량과 통신할 수도 있다.
처리 장치(17)는 AAF 제어 장치(10)의 전반적인 동작을 처리하고 제어할 수 있다.
처리 장치(17)는 차량(1)의 상태 정보들(차속 정보, 냉각 수온 정보, 냉매압 정보, 흡기온 정보, 차량의 엔진 부하 정보) 중 적어도 하나에 기초하여 AAF(20)의 목표 개도(열림 량)를 결정할 수 있다. 일 예로, 처리 장치(17)는 냉각 수온 센서(11)를 통해 측정된 냉각 수온 정보, 냉매압 센서(12)를 통해 측정된 냉매압 정보, 및 흡기온 센서(13)를 통해 측정된 흡기온 정보를 각 파라미터(냉각 수온, 냉매압, 흡기온)에 대해 설정된 임계치들과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 AAF(20)의 목표 유량, 및 이에 대응하는 목표 개도를 결정할 수 있다. 이 외에도, AAF(20)의 목표 개도를 결정하는 다양한 공지 기술들이 처리 장치(17)에서 AAF(20)의 목표 개도를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
처리 장치(17)는 차량(1)의 차속 정보, 차량(1)과 선행 차량(5) 간의 차간 거리 정보, 선행 차량(5)의 차속 정보, 공기저항계수(Cd), 및 전고(overall height) 정보에 기초하여, 전술한 바와 같이 결정된 AAF(20)의 목표 개도를 보정할 수 있다. 즉, 처리 장치(17)는 선행 차량(5)의 차속 정보, 공기저항계수(Cd), 및 전고 정보에 기초하여 선행 차량(5)에 의해 발생한 후류의 초기 속도 및 시간에 따른 속도 변화를 산출하고, 차량(1)의 차속 정보 및 차량(1)과 선행 차량(5) 간의 차간 거리 정보에 기초하여 선행 차량(5)에 의해 발생된 후류가 차량(1)에 도달하는데 걸리는 시간과, 도달 시의 후류의 속도 정보를 획득하고, 이에 기초해 AAF(20)의 목표 개도를 보정할 수 있다.
여기서, 차량(1)과 선행 차량(5) 간의 차간 거리 정보는 전술한 거리 센서(14)를 통해 획득될 수 있다. 또한, 선행 차량(5)의 차속 정보는 거리 센서(14)를 통해 측정되는 차간 거리와, 차량(1)의 차속 정보에 기초해 획득되거나, 통신 장치(16)를 통해 선행 차량(5)으로부터 수신할 수 있다. 또한, 선행 차량(5)의 차속 정보, 공기저항계수(Cd), 및 전고 정보 중 적어도 하나는 통신 장치(16)를 통해 선행 차량(5)으로부터 수신할 수 있다. 선행 차량(5)으로부터 선행 차량(5)의 정보(공기저항계수(Cd), 전고)를 성공적으로 수신하지 못하는 경우, 처리 장치(17)는 카메라(미도시)를 통해 촬영된 선행 차량(5)의 영상으로부터 선행 차량(5)의 차종을 식별하고, 식별된 차종에서의 산업 평균 수준의 공기저항계수(Cd), 및 전고 정보를 선행 차량(5)의 공기저항계수(Cd), 및 전고 정보로 사용할 수도 있다.
선행 차량(5)에 의해 발생하는 후류가 차량에 미치는 영향도는, 아래와 같이 단순화되어 추정될 수 있다.
우선 선행 차량(5)의 공기 저항(F(N))은 아래의 수학식 1과 같이 산출할 수 있다.
[수학식 1]
F(N) = 0.5×ρ×Cd×Af×Vx2
여기서, ρ는 차량 주변의 공기 밀도, Cd는 차량의 공기저항계수, Af는 차량의 전면 투영 면적, 즉, 차량의 전방 면적을 나타내고, Vx는 공기에 대한 차량의 상대 속도를 나타낸다. 위 수학식 1은, 바람이 없는 경우, 즉, 풍속이 0인 경우의 공기 저항을 나타낸다.
전술한 수학식 1은 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
F(N) = Af×(P1 - P2)
위 수학식 2에서, P1 및 P2는 베르누이 방정식에 의해 아래의 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
P1 ≒ 대기압 + 0.5×ρ×∫V12dA/A
P2 ≒ 대기압 + 0.5×ρ×∫V22dA/A
여기서, V1은 차량 전방에서의 차량에 대한 공기의 상대 속도, V2는 차량의 후방에서의 공기의 차량에 대한 상대 속도를 나타낸다.
한편, 이 실시예에서는, 차량 주변의 공기 흐름을 좀 더 단순화된 모델로 모델링하기 위해, 차량의 전방 면적 Af = A×C (여기서, A는 차량의 전고, C는 차량의 전폭을 나타냄)라고 가정하고, 차량의 형상에 따라 복잡하게 표현되는 3차원의 V2의 프로파일은 도 2에 도시된 바와 같이 2차원의 V2 프로파일로 단순화하였다.
도 2를 참조하면, 차량을 통과한 공기의 상대 속도(V2)의 최소값(V2min)은 V2min = V2 - D이고 (이 때, D는 후류의 최대 초기 속도를 나타냄), 후류의 속도 D는 A의 경계로 갈수록 점차 작아져 A의 경계에서는 0이 될 수 있다. 도 2에서는, V2 프로파일을 단순화하기 위해, V2가 최소가 되는 지점, 즉, 후류의 초기 속도 D가 최대가 되는 지점을 차량 전고(A)의 중간 지점(A/2)으로 정의한다. 이를 참조하면, x방향에 대한 V2 프로파일은, 다음의 수학식 4로 단순화될 수 있다.
[수학식 4]
f(x) = (V2 - D) - 2D/A×x
위 수학식 4에서, x는 V2가 V2min인 지점 즉, 차량의 전고(A)의 중간 지점(A/2)을 기준으로 하는 수직 방향 벡터를 나타낸다. 도 2 및 수학식 4를 참조하면, 전술한 수학식 2는 아래의 수학식 5와 같이 단순화될 수 있다.
[수학식 5]
F(N) = 0.5×ρ×Cd×A×C×Vx2 = A×C×0.5×ρ×(∫V12dA/A - ∫V22dA/A) = A×C×0.5×ρ×(V12 - 2×∫(f(x))2 dx/A)
위 수학식 5에서, ∫V22dA/A는 적분 구간을 [0, A/2]로 계산함으로써, 2×∫(f(x))2 dx/A로 나타낼 수 있다.
또한, 위 수학식 5에서, ∫(f(x))2 dx은 아래의 수학식 6과 같이 전개될 수 있다.
[수학식 6]
∫(f(x))2 dx = ∫((V2 - D) - 2D/A×x)2dx = ∫(E-F×x)2dx
= ∫(E2 - 2×E×F×x + F2×x2)dx
= 1/3×F2×x3 - E×F×x2 + E2×x + 상수
= 1/3×F2×(A/2)3 - E×F×(A/2)2 + E2×(A/2) (x에 대해 적분 구간 [0, A/2]를 적용하여 적분)
따라서, 위 수학식 5에서, 2×∫(f(x))2 dx/A는 다음의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
2×∫f(x)2 dx/A = ∫(f(x))2 dx×2/A
= 1/3×F2×(A/2)2 - E×F×(A/2) + E2
= D2/3 + 2×D×V2 - 2×D2 + D2 - 2×D×V2 + (V2)2
= -2/3×D2 + (V2)2
도 2의 V2 프로파일에서, 바람이 없을 때는 차속(Vx)이 V1이고 A의 경계에서 V2 = V1 이므로, 이에 기초해 위 수학식 5에 수학식 7을 적용하면, 다음의 수학식 8로 단순화될 수 있다.
[수학식 8]
Cd×(Vx)2 = 2/3×D2
또한, 위 수학식 8로부터 아래의 수학식 9가 도출될 수 있다.
[수학식 9]
D = (3/2×Cd×(Vx)2)1/2
위 수학식 9를 참조하면, 후류의 초기 최대 속도(D)는 차량의 공기저항계수(Cd)와 차속(Vx)의 방정식으로 단순화될 수 있다.
도 3은 위 수학식 9를 기반으로, 후류의 초기 최대 속도(D)와 차속, 공기저항계수(Cd) 간의 관계를 예로서 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 후류의 초기 최대 속도(D)는 차속이 클수록, 그리고 공기저항계수(Cd)가 클수록 큰 값을 가질 수 있다.
V2의 최소 속도 V2min = V1 - D 는, 차량을 기준으로 할 때의 상대적인 공기 유속이며, 만약 공기 저항이 없다면 D = 0이 되어, 차량의 전방과 후방의 공기 유속 차이가 없는 것으로 볼 수 있다. 따라서, D는 차량이 아닌 임의의 차량 후방 지점을 기준으로 보았을 때, 정지해 있던 공기에서 차량이 통과하는 시점에 차량 진행 방향으로 순간적으로 발생되는 공기 흐름(후류)의 초기 속도 중 최대값으로 볼 수 있다. 차량을 기준으로 하는 상대 속도가 아니라 공기의 흐름만을 고려할 때, 차량 후방에서의 공기 흐름의 초기 절대 속도는, 차량의 진행 방향을 기준으로 "(+)D" 로 나타낼 수 있다. 단, 이 공기 유속이 후행 차량에 영향을 주게 되는 경우, 후행 차량을 기준으로 후행 차량의 차속 대비 "D"만큼 주행 풍이 감소하므로, "(-)D"로 볼 수 있다.
한편, 초기에 "D"의 속도로 발생한 후류는 점성에 의한 전단 마찰로 소산되어 A의 경계에서 속도 0, 즉 정체 공기 상태로 수렴할 수 있다. 뉴튼 유체에서 마찰력 Ff = 점성계수/면적×속도차이/길이로 나타낼 수 있으며, 도 2를 참조하여 후류를 속도차이가 D(초기 속도 D, 최종 속도 0), 길이는 A/2(도 2에서 후류가 초기 최대 속도를 가지는 지점(즉, V2min인 지점)에서, 차량의 영향 없이 원래 공기가 정체되어 있어 공기의 유속이 0인 A의 경계까지의 이동 거리)인 전단 유동으로 단순화할 수 있다. 또한, 마찰력 Ff = ma이고, 공기의 질량 m = 면적 × 공기밀도 이므로, 전술한 뉴튼 유체의 마찰력 공식으로부터 다음의 수학식 10과 같이, 후류의 초기 감속도(후류 D가 발생된 시점에서의 감속도)를 대략적으로 구할 수 있다
[수학식 10]
감속도 a = 점성계수/공기밀도×D ×2/A
위 수학식 10에서, 점성계수/공기밀도=동점성계수이고, D는 후류가 발생된 시점의 초기 공기 유속, 즉, 후류의 초기 속도(V)이며, 감속도 a = -dV/dt 이므로, 수학식 10은 a= -dV/dt = 2×동점성계수/A×V가 되며, 이를 초기 속도가 D인 단순한 미분방정식 문제로 단순화하면, V는 시간 t의 함수이며, t=0에서 V=D라고 보면, 시간 t에 대해 후류 속도는 다음의 수학식 11로 표현될 수 있다.
[수학식 11]
V(t) = D + 1-e(동점성계수/A/dL×t)
수학식 11에서, 여기서, dL은 물리적으로 Prantdl의 난류 혼합거리와 유사한 개념으로 볼 수 있으며, 대략적인 실험치를 사용하여 시간에 따른 속도의 감쇠를 예상할 수 있다. 따라서, 후류의 시간(t)에 따른 속도 변화는, 후류의 초기 속도(D)와 차량의 전고(A)에 의해 결정되는 함수로 단순화될 수 있다.
도 4는 수학식 11을 기반으로, 시간에 따른 후류의 속도 변화와, 차량의 전고(A), 차속(Vx), 및 공기저항계수(Cd) 간의 관계를 예로서 도시한다. 도 4를 참조하면, 후류의 초기 속도(D)는 공기저항계수(Cd)가 클수록, 차량의 전고(A)가 높을수록 더 큰 값을 가지며, 따라서, 후류가 유지되는 시간 또한 공기저항계수(Cd)가 클수록, 차량의 전고(A)가 높을수록 더 길 수 있다.
한편, 현재 차량(1)과 선행 차량(5)의 차간 거리가 L이고, 차량(1)의 속도가 Vr이면, 차량(1)이 선행 차량(5)의 후류에 도달하는데 걸리는 시간, 즉, 후류가 후행 차량(1)에 도달하는데 걸리는 시간(t)은 L/Vr로 나타낼 수 있다. 또한, 이와 같이, 후류가 차량(1)에 도달하는데 걸리는 시간(t)이 산출되면, 위 수학식 11에 이를 대입하여 후류가 차량(1)에 도달하는 시점에서의 후류 속도(Da)가 산출될 수 있다.
이와 같이, 선행 차량(5)에 의해 발생한 후류가 차량(1)에 도달하는 시점에서의 후류 속도(Da)가 산출되면, 처리 장치(17)는 이를 토대로 AAF(20)의 목표 개도를 보정할 수 있다.
우선, 처리 장치(17)는 초기에 산출된 AAF(20)의 목표 개도(Aa)와, 차량(1)의 현재 차속(V), 그리고, 선행 차량(5)의 후류가 차량(1)에 도달하는 시점에서의 후류의 속도(Da)를 토대로, 다음의 수학식 13과 같이, 초기에 산출된 목표 개도(Aa)로 AAF(20)를 제어하는 경우의 AAF(20)의 풍량(Va')(AAF(20)의 개구부를 통해 유입되는 공기 유량)을 산출할 수 있다.
[수학식 12]
Va' = (V-Da)×Cf(Aa)
위 수학식 1에서, Cf는 풍량 계수이고, Cf(Aa)는 AAF(20)의 개구부를 동시에 통과하는 공기의 유량(또는 풍량)으로, AAF(20)의 개도(Aa)에 따라서 그 값이 달라질 수 있다. 또한, 위 수학식 1에서, (V-Da)는 후류의 영향으로 변경된 공기의 유입 속도를 나타낸다. 위 수학식 12를 참조하면, 초기에 산출된 목표 개도(Aa)로 AAF(20)를 제어하는 경우, AAF(20)의 풍량(Va')은 원래 목표로 하던 목표 풍량(Va)에 비해 감소될 수 있다. 따라서, 이를 보정하여 원하는 목표 풍량(Va = VХCf(Aa))을 획득하기 위해서는, 다음의 수학식 13과 같이 보정된 개도(Aa')에 대응하는 Cf(Aa')를 획득할 수 있다.
[수학식 13]
VХCf(Aa) = (V-Da)×Cf(Aa')
Cf(Aa') = (V/(V-Da))ХCf(Aa)
위 수학식 13을 통해 Cf(Aa')이 결정되면, 처리 장치(17)는 기 설정된 Cf 맵으로부터, Cf(Aa')에 대응하는 AAF(20)의 개도 정보를 획득하고, 이를 AAF(20)의 최종 목표 개도로 설정할 수 있다.
실시예에서는, 차량(1)의 사전 테스트 단계에서 실험을 통해 AAF(20)의 개구부를 동시에 통과하는 공기 유량(CF(Aa))을 AAF(20)의 개도 별로 획득하거나, 시뮬레이션을 통해 AAF(20)의 개구를 동시에 통과하는 공기 유량을 AAF(20)의 개도 별로 획득하고, 이렇게 획득한 값들을 테이블화하여 Cf 맵을 생성할 수 있다. 그리고, 이렇게 생성된 Cf 맵으로부터 위 수학식 12에서 AAF(20)의 개도(Aa)에 따른 Cf(Aa) 값을 획득하거나, 또는 위 수학식 13을 통해 산출된 Cf(Aa')에 대응하는 개도(Aa')를 획득할 수도 있다.
처리 장치(17)는 전술한 과정을 통해 최종 목표 개도(Aa')가 결정되면, 최종 목표 개도(Aa')에 기초해 AAF(20)의 개도를 제어하도록, 개도 제어 장치(18)를 제어할 수 있다. 즉, 개도 제어 장치(18)는 처리 장치(17)로부터 최종 목표 개도(Aa')에 대한 정보, 또는 이에 대응하는 제어 신호를 수신하고, 이에 따라 AAF(20)의 개도가 최종 목표 개도(Aa')가 되도록 AAF(20)를 제어할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 차량의 AAF 제어 방법을 개략적으로 도시한다. 도 5의 AAF 제어 방법은, 도 1을 참조하여 설명한 AAF 제어 장치(10)에 의해 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, AAF 제어 장치(10)는 차량(1)의 상태 정보들(차속 정보, 냉각 수온 정보, 냉매압 정보, 흡기온 정보, 차량의 엔진 부하 정보) 중 적어도 하나에 기초하여 AAF(20)의 목표 유량, 및 이에 따른 목표 개도(열림 량)를 결정할 수 있다(S10). 예를 들어, AAF 제어 장치(10)는 냉각 수온 센서(11)를 통해 측정된 냉각 수온 정보, 냉매압 센서(12)를 통해 측정된 냉매압 정보, 및 흡기온 센서(13)를 통해 측정된 흡기온 정보를 각 파라미터(냉각 수온, 냉매압, 흡기온)에 대해 설정된 임계치들과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 AAF(20)의 목표 유량, 및 이에 대응하는 목표 개도를 결정할 수 있다.
이후, AAF 제어 장치(10)는 소정 거리 이내에서 주행 중인 선행 차량이 존재하는지 식별하고(S11), 선행 차량이 존재하는 경우 선행 차량에 의해 발생한 후류의 초기 속도(D)를 산출할 수 있다(S12).
상기 S11 단계에서, AAF 제어 장치(10)는 거리 센서(14), 또는 카메라(미도시)를 통해 선행 차량의 존재를 식별할 수 있다.
상기 S12 단계에서, AAF 제어 장치(10)는 선행 차량(5)의 차속 정보, 공기저항계수(Cd), 및 전고 정보(A)에 기초하여 선행 차량(5)에 의해 발생한 후류의 초기 속도(D)를 산출할 수 있다(위 수학식 9 참조). 여기서, AAF 제어 장치(10)는 선행 차량으로부터 선행 차량의 차속 정보, 공기저항계수(Cd), 및 전고 정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 선행 차량으로부터 선행 차량의 정보(공기저항계수(Cd), 전고 정보)를 성공적으로 수신하지 못하는 경우, 처리 장치(17)는 카메라(미도시)를 통해 촬영된 선행 차량의 영상으로부터 선행 차량의 차종을 식별하고, 식별된 차종에서의 산업 평균 수준의 공기저항계수, 및 전고 정보를 선행 차량의 공기저항계수(Cd), 및 전고 정보(A)로 사용할 수도 있다.
상기 S12 단계를 통해, 선행 차량에 의해 발생한 후류의 초기 속도(D)가 산출되면, AAF 제어 장치(10)는 선행 차량과의 차간 거리(L) 및 차량(1)의 현재 차속(Vr)에 기초하여 선행 차량에 의해 발생한 후류가 차량에 도달하기까지의 시간(t=L/Vr)을 계산할 수 있다(S13). 또한, 후류가 차량에 도달하기까지의 시간(t)에 기초하여, 후류가 차량(1)에 도달하는 시점에서의 속도(Da)를 산출할 수 있다(S14).
상기 S14 단계에서, AAF 제어 장치(10)는 S12 단계에서 산출된 후류의 초기 속도(D), 선행 차량의 전고(A), 및 후류가 차량에 도달하기까지의 시간(t)에 기초하여, 선행 차량에 의해 발생한 후류가 차량(1)에 도달하는 시점에서의 후류의 속도를 산출할 수 있다(수학식 11 참조).
상기 S14 단계에서 후류가 차량(1)에 도달하는 시점에서의 속도(Da)를 획득한 AAF 제어 장치(10)는, 해당 속도(Da)가 0보다 큰지 확인한다(S15). 즉, 후류가 차량(1)에 도달하기 이전에 소산되는지를 확인한다.
S15 단계에서, 후류가 소정의 속도로 차량에 도달할 것으로 확인되면(Da > 0), S14 단계를 통해 산출된 차량(1) 도달 시의 후류의 속도(Da)에 기초하여 AAF(20)의 목표 개도를 보정할 수 있다(S16).
선행 차량에 의해 발생한 후류의 영향을 받는 경우, S10 단계에서 초기에 산출된 목표 개도(Aa)로 AAF(20)의 개도를 제어하는 경우, AAF(20)의 풍량이 원래 목표로 하던 목표 풍량에 비해 감소될 수 있다. 따라서, 상기 S16 단계에서는, 후류의 영향으로 감소된 AAF(20)의 풍량을 보상하기 위해, 차량(1) 도달 시의 후류의 속도(Da)가 높을수록, AAF(20)의 목표 개도를 증가시키는 방향으로 보정할 수 있다.
AAF 제어 장치(10)는 전술한 S10 단계 내지 S16 단계를 통해 AAF(20)의 최종 목표 개도가 결정되면, 이를 토대로 AAF(20)의 개도, 즉 열림 량를 능동적으로 조절할 수 있다(S17).
위에서 살펴본 바와 같이, 차량(1)이 선행 차량에 의해 발생한 후류 구간에 진입할 경우, 후류의 영향으로 AAF(20)로 유입되는 냉각풍의 풍량이 목표 유량에 비해 감소하고, 이로 인해 냉각풍에 의한 냉각 성능이 저하되어 추가적인 냉각 동력 투입이 발생하는 문제가 있다. 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 후류가 AAF(20)의 공기 유입량에 미치는 영향도를 계산하고, 후류에 의해 줄어든 공기 유입량을 보상하도록 AAF(20)의 개도를 조정함으로써, 추가적인 냉각 동력 투입을 방지하여 차량(1)의 연비를 개선할 수 있다.
도 4를 예로 들면, 공기저항계수(Cd)가 0.3이고, 전고(A)가 1.5m이며, 100kph의 속도로 주행 중인 선행 차량에 의해 발생한 후류는, 초기 속도가 대략 44kph일 수 있다(수학식 9 참조). 또한, 100kph의 속도로 주행 중인 후행 차량이 180m의 간격으로 선행 차량을 따라오고 있을 때, 후행 차량이 선행 차량에 의해 발생한 후류에 도달하기까지의 시간은 대략 6.5초 정도가 소요된다. 선행 차량에 의해 대략 44kph의 초기 속도로 발생한 후류는, 후행 차량에 도달하는 6.5초 뒤에는 대략 17kph 수준으로 감소될 수 있다(수학식 11 참조). 따라서, 동일한 AAF 개도에 대해, AAF(20)를 통해 유입되는 냉각 풍량은, 전술한 후류의 영향으로 후류가 없는 경우에 비해 대략 17% 정도(AAF(20)로 유입되는 공기의 유속은 100kph - 17kph = 83kph가 됨) 감소할 수 있다(수학식 12 참조). 통상적인 차량의 라디에이터는, 냉각수 유량에 따라 차이가 있을 수는 있으나, 냉각 풍량이 17% 감소할 경우, 방열량이 대략 7~10% 감소한다. 이를 보상하기 위해서는 냉각수 유량을 증대시키는 방법이 사용될 수 있으며, 냉각수 유량의 증대를 위한 추가 동력이 사용될 수 있다. 전술한 실시 예는, AAF(20)의 개도 제어를 통해 후류에 의해 감소되는 냉각 풍량을 보상함으로써, 추가적인 냉각 동력의 투입을 감소시킬 수 있어 차량의 연비를 개선할 수 있다.
전술한 실시예에 의한 차량의 AAF 제어 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 기능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD_ROM, DVD_RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
1: 차량
5: 선행 차량
10: AAF 제어 장치
11: 냉각 수온 센서
12: 냉매압 센서
13: 흡기온 센서
14: 거리 센서
15: 차속 센서
16: 통신 장치
17: 처리 장치
18: 개도 제어 장치
20: AAF

Claims (16)

  1. 차량의 액티브 에어 플랩(AAF: Active air flap) 제어 장치로서,
    상기 차량의 상태 정보를 검출하기 위한 복수의 센서,
    상기 AAF의 개도를 제어하는 개도 제어 장치, 그리고
    상기 상태 정보에 기초하여 AAF의 목표 유량 및 목표 개도를 결정하며, 상기 차량의 선행 차량의 차량 정보에 기초하여 상기 선행 차량에 의해 발생되는 후류(wake)의 초기 속도를 산출하고, 상기 차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리, 및 상기 후류의 초기 속도에 기초하여, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도를 획득하며, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 기초하여 상기 목표 개도를 보정하고, 보정된 상기 목표 개도에 대응하여 상기 AAF의 개도를 조정하도록 상기 개도 제어 장치를 제어하는 처리 장치를 포함하는 AAF 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 장치는, 상기 선행 차량의 차속, 전고, 및 공기저항계수에 기초하여 상기 후류의 초기 속도를 산출하는, AAF 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    통신 장치를 더 포함하며,
    상기 처리 장치는, 상기 통신 장치를 통해 상기 선행 차량의 차속, 상기 전고, 및 상기 공기저항계수를 수신하는, AAF 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 처리 장치는, 카메라를 통해 촬영된 상기 선행 차량의 영상으로부터 상기 선행 차량의 차종을 식별하고, 상기 선행 차량의 차종에 대응하는 산업 평균 수준의 공기저항계수, 및 전고를 상기 선행 차량의 공기저항계수 및 전고로 사용하는, AAF 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 센서는 거리 센서를 포함하며,
    상기 처리 장치는, 상기 거리 센서를 통해 측정되는 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리와, 상기 차량의 차속에 기초하여 상기 선행 차량의 차속을 획득하는, AAF 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리 장치는, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 의해 상기 AAF의 유량이 감소하는 것을 보상하기 위해, 상기 목표 개도를 증가시키는 방향으로 보정하는, AAF 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 처리 장치는, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도가 높을수록 상기 목표 개도가 증가하도록 보정하는, AAF 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상태 정보는, 상기 차량의 냉각 수온, 냉매압, 및 엔진 연소실로 유입되는 공기의 흡기온을 포함하며,
    상기 처리 장치는, 상기 냉각 수온, 상기 냉매압 및 상기 흡기온에 기초하여 상기 목표 유량 및 상기 목표 개도를 결정하는, AAF 제어 장치.
  9. 차량의 액티브 에어 플랩(AAF: Active air flap) 제어 방법으로서,
    상기 차량의 상태 정보를 검출하는 단계,
    상기 상태 정보에 기초하여 AAF의 목표 유량 및 목표 개도를 결정하는 단계,
    선행 차량이 검출되면, 상기 선행 차량의 차량 정보에 기초하여 상기 선행 차량에 의해 발생되는 후류(wake)의 초기 속도를 산출하는 단계,
    상기 차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리, 및 상기 후류의 초기 속도에 기초하여, 상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도를 획득하는 단계,
    상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 기초하여 상기 목표 개도를 보정하는 단계, 그리고
    보정된 상기 목표 개도에 대응하여 상기 AAF의 개도를 조정하는 단계를 포함하는 AAF 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 후류의 초기 속도를 산출하는 단계는,
    상기 선행 차량의 차속, 전고, 및 공기저항계수에 기초하여 상기 후류의 초기 속도를 산출하는 단계를 포함하는, AAF 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선행 차량으로부터, 상기 선행 차량의 차속, 상기 전고, 및 상기 공기저항계수를 수신하는 단계를 더 포함하는, AAF 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    카메라를 통해 촬영된 상기 선행 차량의 영상으로부터 상기 선행 차량의 차종을 식별하는 단계, 그리고
    상기 선행 차량의 차종에 대응하는 산업 평균 수준의 공기저항계수, 및 전고를 상기 선행 차량의 공기저항계수 및 전고로 획득하는 단계를 더 포함하는 AAF 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 차량과 상기 선행 차량 간의 차간 거리와, 상기 차량의 차속에 기초하여 상기 선행 차량의 차속을 획득하는 단계를 더 포함하는 AAF 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도에 의해 상기 AAF의 유량이 감소하는 것을 보상하기 위해, 상기 목표 개도를 증가시키는 방향으로 보정하는 단계를 포함하는, AAF 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 목표 개도를 증가시키는 방향으로 보정하는 단계는,
    상기 후류가 상기 차량에 도달하는 시점에서의 속도가 높을수록 상기 목표 개도가 증가하도록 보정하는, AAF 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 상태 정보는, 상기 차량의 냉각 수온, 냉매압, 및 엔진 연소실로 유입되는 공기의 흡기온을 포함하며,
    상기 목표 유량 및 상기 목표 개도를 결정하는 단계는,
    상기 냉각 수온, 상기 냉매압 및 상기 흡기온에 기초하여 상기 목표 유량 및 상기 목표 개도를 결정하는 단계를 포함하는, AAF 제어 방법.
KR1020210046213A 2021-04-09 2021-04-09 액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법 KR20220140115A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210046213A KR20220140115A (ko) 2021-04-09 2021-04-09 액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법
CN202110947847.0A CN115195455A (zh) 2021-04-09 2021-08-18 用于控制主动风门的装置和方法
US17/459,651 US11459934B1 (en) 2021-04-09 2021-08-27 Apparatus and method for controlling active air flap

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210046213A KR20220140115A (ko) 2021-04-09 2021-04-09 액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220140115A true KR20220140115A (ko) 2022-10-18

Family

ID=83451027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210046213A KR20220140115A (ko) 2021-04-09 2021-04-09 액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11459934B1 (ko)
KR (1) KR20220140115A (ko)
CN (1) CN115195455A (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101765958B1 (ko) 2012-09-07 2017-08-23 현대자동차주식회사 자동차용 스마트 액티브 에어 플랩 및 이의 작동 제어 방법
US9827846B2 (en) * 2015-06-10 2017-11-28 Ford Global Technologies, Llc Traction battery cooling system
US20170036709A1 (en) * 2015-08-07 2017-02-09 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle aerodynamics control system and methods of use and manufacture thereof
US9713947B2 (en) * 2015-09-17 2017-07-25 GM Global Technology Operations LLC Vehicle ride-height determination for control of vehicle aerodynamics
US9669885B1 (en) * 2015-12-04 2017-06-06 GM Global Technology Operations LLC Regulation of downforce on a vehicle body via control of an airstream through a vehicle duct
JP7129257B2 (ja) 2018-07-20 2022-09-01 株式会社Subaru 車両制御装置
US11447193B2 (en) * 2019-06-10 2022-09-20 GM Global Technology Operations LLC Control of vehicle aerodynamic force for hydroplaning mitigation

Also Published As

Publication number Publication date
US20220325656A1 (en) 2022-10-13
CN115195455A (zh) 2022-10-18
US11459934B1 (en) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150149059A1 (en) Automatic speed controllable vehicle and method for controlling speed thereof
KR102368604B1 (ko) Ecu, 상기 ecu를 포함하는 무인 자율 주행 차량, 및 이의 차선 변경 제어 방법
US20180208195A1 (en) Collaborative risk controller for vehicles using v2v
US9616743B1 (en) Cooling air flow system
KR101664716B1 (ko) Ｃａｃｃ 시스템의 속도 제어 장치 및 그 방법
US10515546B2 (en) Driving determination device and detection device
KR101455708B1 (ko) 선행 차량 검출 장치, 차량간 제어 장치 및 차량간 제어 방법
EP2276012B1 (en) Method for transmission power control in vehicle-to-vehicle communication
US20150239472A1 (en) Vehicle-installed obstacle detection apparatus having function for judging motion condition of detected object
CN110287529B (zh) 测试方法、装置、设备以及存储介质
WO2012124685A1 (ja) 無線通信機、無線通信システム、輻輳制御方法および記録媒体
US10843703B2 (en) Accuracy system for connected vehicles
Giordano et al. The joint network/control design of platooning algorithms can enforce guaranteed safety constraints
US11136029B2 (en) Method for controlling a vehicle
KR20210077869A (ko) 차량의 자율주행 제어장치 및 그 방법
Noei et al. A decision support system for improving resiliency of cooperative adaptive cruise control systems
Schiegg et al. Object Detection Probability for Highly Automated Vehicles: An Analytical Sensor Model.
KR20160071903A (ko) 교통정보 제공시스템 및 그 방법
KR20220140115A (ko) 액티브 에어 플랩 제어 장치 및 그 방법
KR20170113720A (ko) 터널 환기 제어 방법 및 장치
EP3567444A1 (en) Diagnostic device, diagnostic system, and diagnostic method
US20190001961A1 (en) Hybrid vehicle and method of controlling response to driving load for the same
CN106091273B (zh) 空调飞行器的控制方法及装置
US20200198647A1 (en) Method for v2v communication for aerodynamics
JP2016030512A (ja) 車両制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination