KR20240025366A - 차량의 열 관리 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

차량의 열 관리 장치 및 이의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 열 관리 장치 및 이의 제어 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치는 차량의 열 관리 장치로서, 엔진을 냉각시킨 냉각수가 흐르는 냉각 라인에 배치되고 엔진의 동작에 의해 냉각수를 펌핑하는 기계식 워터 펌프; 상기 냉각 라인에 배치되고 승객실로 유입되는 공기를 가열하는 히터코어; 상기 냉각 라인에 설치되고 냉각 팬이 설치되는 라디에이터; 상기 라디에이터와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프; 및 차량의 운전 정보를 기초로 운전 모드를 결정하고, 상기 전동식 워터 펌프를 활성화하기 위한 활성화 조건을 판단하며, 상기 운전 모드와 상기 활성화 조건의 충족 여부, 및 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도를 기초로 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

차량의 열 관리 장치 및 이의 제어 방법 {HEAT MANAGEMENT APPARATUS OF VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 차량의 열 관리 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진은 연료의 연소에 의해서 차량의 주행에 필요한 동력을 발생시키면서 열에너지를 배출하고, 냉각수는 엔진, 히터, 및 라디에이터 등을 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 외부로 방출한다.
엔진의 냉각수 온도가 과열되면, 노킹이 발생하고, 이를 억제하기 위해서 점화시기를 조절해야 하므로 엔진의 성능이 저하될 수 있으며, 윤활유의 온도가 과도하면 점성이 낮아져서 윤활의 기능이 저하될 수 있다.
이와 반대로, 엔진의 냉각수 온도가 과도하게 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나며, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어질 뿐만 아니라, 배기가스의 품질이 저하될 수 있다. 아울러, 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어져 사용자에게 불편을 줄 수 있다.
특히, 동절기와 같이 엔진의 냉간 시동시에 엔진 오일의 점도가 증가하기 때문에 엔진의 출력과 효율이 낮아져 연비가 악화되는 문제가 발생한다. 또한, 연소실의 온도가 낮기 때문에 불완전 연소로 인해 배기 가스가 과다 방출되는 문제가 발생한다.
따라서, 엔진의 속도가 저속이고 엔진 부하가 고부하인 작동 조건에서 충분한 냉각수 유량을 엔진으로 공급하여 엔진의 냉각 성능을 향상시키고, 에너지 소비를 최소화할 수 있는 엔진 냉각 기술에 대한 요구가 증가하고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기계식 워터 펌프와 전동식 워터 펌프를 구비한 엔진의 열 관리 장치에서 엔진으로 충분한 냉각수를 공급함과 동시에 에너지 소비를 최소화할 수 있는 차량의 열 관리 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치는 차량의 열 관리 장치로서, 엔진을 냉각시킨 냉각수가 흐르는 냉각 라인에 배치되고 엔진의 동작에 의해 냉각수를 펌핑하는 기계식 워터 펌프; 상기 냉각 라인에 배치되고 승객실로 유입되는 공기를 가열하는 히터코어; 상기 냉각 라인에 설치되고 냉각 팬이 설치되는 라디에이터; 상기 라디에이터와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프; 및 차량의 운전 정보를 기초로 운전 모드를 결정하고, 상기 전동식 워터 펌프를 활성화하기 위한 활성화 조건을 판단하며, 상기 운전 모드와 상기 활성화 조건의 충족 여부, 및 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도를 기초로 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 운전 정보는 상기 엔진의 부하, 및 외기 온도를 포함할 수 있다.
상기 활성화 조건은 차량의 주행 중에 상기 엔진의 동작 여부, ISG 시스템의 동작 여부, 또는 상기 엔진의 부하 변동을 포함할 수 있다.
상기 활성화 조건은 상기 엔진이 오프되거나, 상기 ISG 시스템이 오프이거나, 또는 상기 엔진의 부하 변동이 설정 부하를 초과하면 충족될 수 있다.
상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 동작시켜 상기 라디에이터를 경유하는 냉각수 유량을 증가시킬 수 있다.
상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도 이하이면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 대기 모드로 전환할 수 있다.
상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되지 않으면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 비활성화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법으로서, 상기 열 관리 장치의 운전 모드를 판단하는 단계; 상기 운전 모드가 냉각 모드이면, 상기 전동식 워터 펌프의 활성화 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 활성화 조건이 충족되면, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도를 초과하면, 상기 전동식 워터 펌프를 동작시켜 상기 라디에이터에 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치는 차량의 열 관리 장치로서, 엔진을 냉각시킨 냉각수가 흐르는 냉각 라인에 배치되고 엔진의 동작에 의해 냉각수를 펌핑하는 기계식 워터 펌프; 상기 냉각 라인에 배치되고 승객실로 유입되는 공기를 가열하는 히터코어; 상기 냉각 라인에 설치되고 냉각 팬이 설치되는 라디에이터; 상기 라디에이터 및 히터코어와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프; 상기 라디에이터 상류의 상기 냉각 라인에서 분기하고 상기 히터코어 하류의 냉각 라인으로 합류하는 제1 보조 냉각 라인, 및 상기 전동식 워터 펌프 사이에 배치되는 제1 밸브; 상기 히터코어 상류의 상기 냉각 라인에서 분기하고 상기 라디에이터 하류의 상기 냉각 라인으로 합류하는 제2 보조 냉각, 및 상기 전동식 워터 펌프 사이에 배치되는 제2 밸브; 및 차량의 운전 정보를 기초로 운전 모드를 결정하고, 상기 전동식 워터 펌프를 활성화하기 위한 활성화 조건을 판단하며, 상기 운전 모드와 상기 활성화 조건의 충족 여부, 및 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도를 기초로 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 운전 정보는 상기 엔진의 부하, 및 외기 온도를 포함할 수 있다.
상기 활성화 조건은 차량의 주행 중에 상기 엔진의 동작 여부, ISG 시스템의 동작 여부, 또는 상기 엔진의 부하 변동을 포함할 수 있다.
상기 활성화 조건은 상기 엔진이 오프되거나, 상기 ISG 시스템이 오프이거나, 또는 상기 엔진의 부하 변동이 설정 부하를 초과하면 충족될 수 있다.
상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 개방하며, 상기 제2 밸브를 차단시켜 상기 라디에이터로 공급되는 냉각수 유량을 증가시킬 수 있다.
상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 설정 온도 이하이면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 대기 모드로 전환할 수 있다.
상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되지 않으면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 비활성화시킬 수 있다.
상기 운전 모드가 난방 모드이고, 상기 냉각수 온도가 설정 온도 이상이며, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 유량이 설정량 미만이면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 차단하며, 상기 제2 밸브를 개방하여 상기 히터코어로 공급되는 냉각수 유량을 증가시킬 수 있다.
상기 상기 운전 모드가 난방 모드이고, 상기 냉각수 온도가 설정 온도 이상이며, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 유량이 설정량 이상이면, 상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 대기 모드로 전환할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법으로서, 상기 열 관리 장치의 운전 모드를 판단하는 단계; 상기 운전 모드가 냉각 모드이면, 상기 전동식 워터 펌프의 활성화 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 활성화 조건이 충족되면, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도를 초과하면, 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 개방하며, 상기 제2 밸브를 차단하여 상기 라디에이터에 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법은 상기 운전 모드가 난방 모드이면, 상기 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도를 초과하면, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 유량이 설정량 미만인지 여부를 판단하는 단계; 상기 냉각수 유량이 상기 설정량 미만이면, 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 차단하며, 상기 제2 밸브를 개방하여 상기 히터코어로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 단계를 포함하는 제어 방법.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치 및 이의 제어 방법에 의하면, 라디에이터에 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프의 동작을 통해 라디에이터로 공급되는 냉각수 유량을 증가시킴으로써, 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도를 빠르게 낮출 수 있다.
또한, 라디에이터로 공급되는 냉각수 유량을 증가시켜 라디에이터에 장착되는 냉각 팬의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
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.
아래 설명에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.
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.
도면을 참고하여 설명한 흐름도에서, 동작 순서는 변경될 수 있고, 여러 동작들이 병합되거나, 어느 동작이 분할될 수 있고, 특정 동작은 수행되지 않을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치는 엔진(30), 기계식 워터 펌프(40), 히터코어, 라디에이터(60), 전동식 워터 펌프(70) 및 제어기(110)를 포함할 수 있다.
엔진(30)의 연료의 연소에 의해 동력을 발생시키는 적어도 하나의 연소실을 포함하고, 실린더 블록(31)과 실린더 헤드(33)가 협력하여 연소실을 형성한다. 엔진(30)의 연소실에서 발생한 열은 실린더 블록(31)과 실린더 헤드(33)에 흡수되고, 엔진(30)의 실린더 블록(31)과 실린더 헤드(33)의 내부에는 냉각 라인(10)과 유체적으로 연결되는 워터자켓이 형성되며, 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수에 의해 실린더 블록(31)과 실린더 헤드(33)가 냉각된다.
기계식 워터 펌프(40)(MWP: mechanical water pump)는 엔진(30)의 크랭크 축(도시는 생략함)에 벨트를 통해 연결되고, 엔진(30)의 동작에 의해 냉각수를 압송(또는, pumping)한다.
히터코어(50)는 냉각 라인(10)에 배치되고 승객실로 유입되는 공기를 가열한다.
라디에이터(60)는 냉각 라인(10)에 배치되고 냉각 팬(61)(cooling fan)이 장착된다. 냉각 라인(10)을 흐르는 고온의 냉각수는 라디에이터(60)에 의해 외기와 열교환되면서 냉각된다.
전동식 워터 펌프(70)(EWP: electric water pump)는 라디에이터(60)와 병렬 배치된다. 구체적으로, 전동식 워터 펌프(70)는 라디에이터(60) 상류의 냉각 라인(10)에서 분기되고 라디에이터(60) 하류의 냉각 라인(10)으로 합류하는 보조 냉각 라인(20)에 배치된다. 전동식 워터 펌프(70)의 동작에 의해 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수를 압송한다.
필요에 따라, 냉각 라인(10)에는 열교환기(80)가 배치된다. 열교환기(80)는 엔진(30) 오일과 냉각 라인(10)의 냉각수의 열 교환에 의해 엔진(30) 오일을 냉각시킬 수 있다.
또한, 냉각 라인(10)에는 써모스탯(90)(thermostat))이 배치되고, 써모스탯(90)은 냉각수의 온도에 따라 밸브의 열림량이 조절되어 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수 유량을 조절한다.
제어기(110)는 엔진(30), 히터코어(50), 라디에이터(60), 전동식 워터 펌프(70)의 동작을 제어한다.
이를 위해, 제어기(110)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치는 차량의 운전 정보를 감지하는 감지부(100)를 포함할 수 있다. 감지부(100)에 의해 감지되는 차량의 운전 정보는 엔진(30) 부하, 외기 온도, 엔진(30)의 동작 상태, ISG(idle stop and go) 시스템의 동작 상태, 냉각수 온도, 및 냉각수 유량을 포함할 수 있다. 감지부(100)에서 감지되는 차량의 운전 정보는 제어기(110)로 전송된다.
이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 제어기(110)는 열 관리 장치의 운전 모드(operating mode)를 결정한다(S110). 제어기(110)는 감지부(100)에서 감지되는 운전 정보(예를 들어, 엔진(30) 부하와 외기 온도)를 기초로 열 관리 장치의 운전 모드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 엔진(30) 부하가 설정 부하 이상이고 외기 온도가 설정 온도 이상이면, 열 관리 장치가 냉방 모드인 것으로 판단할 수 있다. 운전 모드가 냉방 모드가 아니면, S110 단계로 이동한다.
운전 모드가 냉방 모드이면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 활성화하기 위한 활성화 조건이 충족되는지 여부를 판단한다(S120).
활성화 조건의 충족 여부는 은 감지부(100)에서 감지되는 운전 정보(예를 들어, 차량의 주행 중에 엔진(30)의 동작 여부, ISG 시스템의 동작 여부, 또는 엔진(30)의 부하 변동 등)를 기초로 결정될 수 있다. 예를 들면, 차량이 주행 중에 엔진(30)이 오프되거나, ISG 시스템이 오프이거나, 또는 엔진(30)의 부하 변동이 설정 부하 이상이면 활성화 조건이 충족될 수 있다.
S120 단계에서 활성화 조건이 충족되지 않으면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 비활성화한다(S121). 즉, 전동식 워터 펌프(70)의 동작이 정지된다.
S120 단계에서 활성화 조건이 충족되면, 제어기(110)는 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단한다(S130).
냉각수 온도가 설정 온도를 초과하면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 동작시킨다(S140). 라디에이터(60)와 병렬로 배치되는 전동식 워터 펌프(70)가 동작하면, 라디에이터(60)로 공급되는 냉각수 유량이 증가하고, 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수 온도를 설정 온도 아래로 빠르게 낮출 수 있다. 또한, 라디에이터(60)와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프(70)의 동작에 의해 라디에이터(60)로 공급되는 냉각수 유량이 증가함으로써, 라디에이터(60)의 냉각 팬(61)에 의해 소모되는 전력량을 크게 줄일 수 있다.
S130 단계에서 냉각수 온도가 설정 온도 이하이면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 대기 모드로 전환하고(S150), 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하게 되면, S140 단계로 이동한다.
다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치는, 앞에서 설명한 차량의 열 관리 장치와 대체로 유사하지만, 전동식 워터 펌프(70)가 배치되는 위치만이 상이하다. 이하에서는, 앞에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치와 차이가 있는 부분에 대해서만 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치에서, 전동식 워터 펌프(70)는 라디에이터(60) 및 히터코어(50)와 병렬 배치된다.
구체적으로, 전동식 워터 펌프(70)는 라디에이터(60) 상류의 냉각 라인(10)에서 분기하고 히터코어(50) 하류의 냉각 라인(10)으로 합류하는 제1 보조 냉각 라인(21), 및 히터코어(50) 상류의 냉각 라인(10)에서 분기하고 라디에이터(60) 하류의 냉각 라인(10)으로 합류하는 제2 보조 냉각 라인(22)의 합류 지점에 배치될 수 있다.
그리고 제1 보조 냉각 라인(21)과 전동식 워터 펌프(70) 사이에는 제1 밸브(21-1)가 배치되고, 제2 보조 냉각 라인(22)과 전동식 워터 펌프(70) 사이에는 제2 밸브(22-1)가 배치된다. 각각의 보조 냉각 라인(20)에 배치되는 밸브는 삼방 밸브를 통해 구현될 수 있다.
전동식 워터 펌프(70)가 동작하고 제1 밸브(21-1)가 개방되고 제2 밸브(22-1)가 차단되면, 전동식 워터 펌프(70)와 라디에이터(60) 사이의 제1 및 제2 보조 냉각 라인(22), 및 냉각 라인(10)이 폐회로(도 3의 "A" 참조)를 형성하면서, 라디에이터(60)로 공급되는 냉각수 유량이 증가한다.
그리고 전동식 워터 펌프(70)가 동작하고 제1 밸브(21-1)가 차단되고 제2 밸브(22-1)가 개방되면, 전동식 워터 펌프(70)와 히터코어(50) 사이의 제1 및 제2 보조 냉각 라인(22), 및 냉각 라인(10)이 폐회로(도 3의 "B" 참조)를 형성하면서, 히터코어(50)로 공급되는 냉각수 유량이 증가한다.
제1 및 제2 밸브(22-1)는 제어기(110)의 제어 신호에 의해 동작될 수 있다.
다음으로, 상기한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 제어기(110)는 열 관리 장치의 운전 모드(operating mode)를 결정한다(S210). 제어기(110)는 감지부(100)에서 감지되는 운전 정보(예를 들어, 엔진(30) 부하와 외기 온도)를 기초로 열 관리 장치의 운전 모드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 엔진(30) 부하가 설정 부하 이상이고 외기 온도가 설정 온도 이상이면, 열 관리 장치가 냉방 모드인 것으로 판단할 수 있다. 냉방 모드가 아니면, 난방 모드로 판단될 수 있다.
운전 모드가 냉방 모드이면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 활성화하기 위한 활성화 조건이 충족되는지 여부를 판단한다(S220). 활성화 조건은 앞에서 설명한 내용과 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
S220 단계에서 활성화 조건이 충족되지 않으면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 비활성화한다(S221). 즉, 전동식 워터 펌프(70)의 동작이 정지된다.
S220 단계에서 활성화 조건이 충족되면, 제어기(110)는 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단한다(S230).
냉각수 온도가 설정 온도를 초과하면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 동작시키고 제1 밸브(21-1)를 개방하며 제2 밸브(22-1)를 차단한다(S240). 라디에이터(60)와 병렬로 배치되는 전동식 워터 펌프(70)가 동작하면, 라디에이터(60)로 공급되는 냉각수 유량이 증가하고, 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수 온도를 설정 온도 아래로 빠르게 낮출 수 있다. 또한, 라디에이터(60)와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프(70)의 동작에 의해 라디에이터(60)로 공급되는 냉각수 유량이 증가함으로써, 라디에이터(60)의 냉각 팬(61)에 의해 소모되는 전력량을 크게 줄일 수 있다.
S230 단계에서 냉각수 온도가 설정 온도 이하이면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 대기 모드로 전환하고(S233), 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하게 되면, S240 단계로 이동한다.
S210 단계에서, 운전 모드가 난방 모드이면, 제어기(110)는 차량의 HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 모듈로부터 냉각수 조절 요청을 수신하고, 냉각수 온도가 설정 온도 이상인지 여부를 판단한다(S250).
S250 단계에서, 냉각수 온도가 설정 온도 미만이면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 비활성화한다(S221). 즉, 전동식 워터 펌프(70)의 동작이 정지된다.
냉각수 온도가 설정 온도 이상이면, 제어기(110)는 냉각 라인(10)을 흐르는 냉각수 유량이 설정량 이하인지 여부를 판단한다(S260).
냉각수 유량이 설정량 이하이면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 동작시키고 제1 밸브(21-1)를 차단하고 제2 밸브(22-1)를 개방한다(S270).
히터코어(50)와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프(70)가 동작하면, 히터코어(50)로 공급되는 냉각수 유량이 증가하고, HVAC 모듈을 통해 윈드쉴드의 성애를 제거할 수 있고, 승객실 내부의 온도를 높일 수 있다.
S260 단계에서, 냉각수 유량이 설정량을 초과하면, 제어기(110)는 전동식 워터 펌프(70)를 대기 모드로 전환하고, 냉각수 유량이 설정량 이하로 도달하면, S140 단계로 이동한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 냉각 라인
20: 보조 냉각 라인
21: 제1 보조 냉각 라인
21-1: 제1 밸브
22: 제2 보조 냉각 라인
22-1: 제2 밸브
30: 엔진
31: 실린더 블록
33: 실린더 헤드
40: 기계식 워터 펌프
50: 히터코어
60: 라디에이터
61: 냉각 팬
70: 전동식 워터 펌프
80: 열교환기
90: 써모스탯
100: 감지부
110: 제어기

Claims (19)

  1. 차량의 열 관리 장치로서,
    엔진을 냉각시킨 냉각수가 흐르는 냉각 라인에 배치되고 엔진의 동작에 의해 냉각수를 펌핑하는 기계식 워터 펌프;
    상기 냉각 라인에 배치되고 승객실로 유입되는 공기를 가열하는 히터코어;
    상기 냉각 라인에 설치되고 냉각 팬이 설치되는 라디에이터;
    상기 라디에이터와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프; 및
    차량의 운전 정보를 기초로 운전 모드를 결정하고, 상기 전동식 워터 펌프를 활성화하기 위한 활성화 조건을 판단하며, 상기 운전 모드와 상기 활성화 조건의 충족 여부, 및 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도를 기초로 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 차량의 열 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운전 정보는 상기 엔진의 부하, 및 외기 온도를 포함하는 차량의 열 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 활성화 조건은
    차량의 주행 중에 상기 엔진의 동작 여부, ISG 시스템의 동작 여부, 또는 상기 엔진의 부하 변동을 포함하는 차량의 열 관리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 활성화 조건은
    상기 엔진이 오프되거나, 상기 ISG 시스템이 오프이거나, 또는 상기 엔진의 부하 변동이 설정 부하를 초과하면 충족되는 차량의 열 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 동작시켜 상기 라디에이터를 경유하는 냉각수 유량을 증가시키는 차량의 열 관리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도 이하이면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 대기 모드로 전환하는 차량의 열 관리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되지 않으면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 비활성화시키는 차량의 열 관리 장치.
  8. 제1항에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법으로서,
    상기 열 관리 장치의 운전 모드를 판단하는 단계;
    상기 운전 모드가 냉각 모드이면, 상기 전동식 워터 펌프의 활성화 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 활성화 조건이 충족되면, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도를 초과하면, 상기 전동식 워터 펌프를 동작시켜 상기 라디에이터에 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 단계;
    를 포함하는 제어 방법.
  9. 차량의 열 관리 장치로서,
    엔진을 냉각시킨 냉각수가 흐르는 냉각 라인에 배치되고 엔진의 동작에 의해 냉각수를 펌핑하는 기계식 워터 펌프;
    상기 냉각 라인에 배치되고 승객실로 유입되는 공기를 가열하는 히터코어;
    상기 냉각 라인에 설치되고 냉각 팬이 설치되는 라디에이터;
    상기 라디에이터 및 히터코어와 병렬 배치되는 전동식 워터 펌프;
    상기 라디에이터 상류의 상기 냉각 라인에서 분기하고 상기 히터코어 하류의 냉각 라인으로 합류하는 제1 보조 냉각 라인, 및 상기 전동식 워터 펌프 사이에 배치되는 제1 밸브;
    상기 히터코어 상류의 상기 냉각 라인에서 분기하고 상기 라디에이터 하류의 상기 냉각 라인으로 합류하는 제2 보조 냉각, 및 상기 전동식 워터 펌프 사이에 배치되는 제2 밸브; 및
    차량의 운전 정보를 기초로 운전 모드를 결정하고, 상기 전동식 워터 펌프를 활성화하기 위한 활성화 조건을 판단하며, 상기 운전 모드와 상기 활성화 조건의 충족 여부, 및 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도를 기초로 상기 전동식 워터 펌프의 동작을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 차량의 열 관리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 운전 정보는 상기 엔진의 부하, 및 외기 온도를 포함하는 차량의 열 관리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 활성화 조건은
    차량의 주행 중에 상기 엔진의 동작 여부, ISG 시스템의 동작 여부, 또는 상기 엔진의 부하 변동을 포함하는 차량의 열 관리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 활성화 조건은
    상기 엔진이 오프되거나, 상기 ISG 시스템이 오프이거나, 또는 상기 엔진의 부하 변동이 설정 부하를 초과하면 충족되는 차량의 열 관리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 개방하며, 상기 제2 밸브를 차단시켜 상기 라디에이터로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 차량의 열 관리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되며, 상기 냉각수 온도가 설정 온도 이하이면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 대기 모드로 전환하는 차량의 열 관리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 운전 모드가 냉방 모드이고, 상기 활성화 조건이 충족되지 않으면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 비활성화시키는 차량의 열 관리 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 운전 모드가 난방 모드이고, 상기 냉각수 온도가 설정 온도 이상이며, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 유량이 설정량 미만이면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 차단하며, 상기 제2 밸브를 개방하여 상기 히터코어로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 차량의 열 관리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 상기 운전 모드가 난방 모드이고, 상기 냉각수 온도가 설정 온도 이상이며, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 유량이 설정량 이상이면,
    상기 제어기는 상기 전동식 워터 펌프를 대기 모드로 전환하는 차량의 열 관리 장치.
  18. 제9항에 따른 차량의 열 관리 장치의 제어 방법으로서,
    상기 열 관리 장치의 운전 모드를 판단하는 단계;
    상기 운전 모드가 냉각 모드이면, 상기 전동식 워터 펌프의 활성화 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 활성화 조건이 충족되면, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도를 초과하면, 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 개방하며, 상기 제2 밸브를 차단하여 상기 라디에이터에 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 단계;
    를 포함하는 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 운전 모드가 난방 모드이면, 상기 냉각수 온도가 설정 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 냉각수 온도가 상기 설정 온도를 초과하면, 상기 냉각 라인을 흐르는 냉각수 유량이 설정량 미만인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 냉각수 유량이 상기 설정량 미만이면, 상기 전동식 워터 펌프를 동작시키고, 상기 제1 밸브를 차단하며, 상기 제2 밸브를 개방하여 상기 히터코어로 공급되는 냉각수 유량을 증가시키는 단계;
    를 더 포함하는 제어 방법.
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