KR101316463B1 - 차량의 통합 열관리 시스템 및 이를 이용한 열관리 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 통합 열관리 시스템은 엔진(1)을 중심으로 한 엔진계순환라인과 자동변속기(10)를 중심으로 한 변속계순환라인을 구성하고, 엔진계순환라인과 변속계순환라인을 다수의 입력포트와 출력포트를 갖는 제어밸브(30)로 통합하고, 엔진시동후 변화되는 엔진냉각수온도와 자동변속기유온도에 맞춘 제어밸브(30)의 개페제어로 엔진냉각수흐름을 달리하는 다양한 모드(모드1내지 모드7)를 구현함으로써, 엔진시동초기 엔진 웜업(Warm Up)도달시간을 빠르게 하고 특히 자동변속기유(ATF : Automatic Transmission Fluid)의 신속한 온도상승으로 저온 상태일 때 끼치는 악영향을 방지함은 물론 고유가 환경에 맞춰 연비개선율과 효율을 크게 높인 자동차에서 요구하는 성능도 충분히 만족시켜줄 수 있는 특징을 갖는다.

Description

차량의 통합 열관리 시스템 및 이를 이용한 열관리 제어방법{Integrated Heat Management System in Vehicle and Heat Management Method thereof}

본 발명은 차량의 통합 열관리 시스템에 관한 것으로, 특히 엔진과 자동변속기를 함께 묶어 열관리 제어를 수행할 수 있는 차량의 통합 열관리 시스템 및 이를 이용한 열관리 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 적용되어 있는 열관리 시스템은 엔진과 자동변속기를 각각 나눈 상태에서 이를 개별적으로 제어하는 방식으로 운용되고 있다.

도 10은 엔진과 자동변속기를 포함한 일반적인 열관리 시스템을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 엔진(100)측면에서는 쿨링팬(140)을 제외하고 기계적으로 작동되는 워터펌프(110)와, 써모스탯(120), 라디에이터(130)및 히터코어(150)로 구성되며, 특히 히터코어(150)에는 불필요한 히터코어(150)측 냉각수 유동을 차단하기 위해 밸브가 장착되기도 하고, 최근 전자화적용으로 전자식 써모스탯(120)과 전동식 워터펌프(110)가 일부 채용되기도 한다.

그리고, 자동변속기(200)측면에서는 웜업(Warm Up)을 위한 열교환기(210)가 별도로 장착되며, 상기 열교환기(210)는 라디에이터(130)의 내부에 삽입시켜주거나 또는 공기가 아닌 엔진 냉각수를 열교환 매체로 사용하기도 한다.

하지만, 엔진과 자동변속기가 각각 개별적으로 제어되는 열관리 시스템 방식에서는 엔진냉각수 온도제어와 자동변속기유(ATF : Automatic Transmission Fluid)의 온도제어를 함께 고려하지 않음으로써, 운전 온도에 따라 효율이 크게 달라지는 엔진과 자동변속기에 대한 제어온도최적화에 대한 기여도가 미흡한 실정이다.

그러므로, 상기와 같이 최적온도제어가 미흡한 열관리 시스템으로는 최근의 고유가 환경에 맞춰 연비개선을 크게 높이고 고효율 개발되는 자동차에서 요구하는 성능을 따라가기엔 한계가 있고, 특히 무엇보다 중요한 연비개선 측면에서 불리할 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 엔진구동상태에 따라 엔진과 자동변속기사이에서 엔진냉각수 순환흐름을 다양하게 변형해줌으로써, 엔진시동초기 엔진 웜업(Warm Up)도달시간을 빠르게 하고 특히 자동변속기유(ATF : Automatic Transmission Fluid)의 신속한 온도상승으로 저온 상태일 때 끼치는 악영향을 방지함은 물론 엔진과 자동변속기의 통합제어로 열관리를 최적화할 수 있는 차량의 통합 열관리 시스템 및 이를 이용한 열관리 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 엔진과 자동변속기를 함께 통합 제어하여 열관리 성능을 크게 높여줌으로써, 고유가 환경에 맞춰 연비개선율과 효율을 크게 높인 자동차에서 요구하는 성능이 충분히 만족될 수 있는 차량의 통합 열관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통합 열관리 시스템은 엔진에서 나와 라디에이터로 고온냉각수를 배출하는 고온냉각수라인과, 상기 라디에이터에서 나와 상기 엔진으로 이어져 저온냉각수를 상기 엔진으로 순환시키는 저온냉각수라인과, 상기 고온냉각수를 이용하여 열을 발산하는 히터코어를 포함한 엔진계와;

자동변속기에서 나와 자동변속기유를 열교환기로 배출하는 ATF배출라인과, 상기 열교환기에서 나와 상기 자동변속기로 이어져 상기 자동변속기유를 상기 자동변속기로 순환시키는 ATF공급라인을 포함한 변속계와;

상기 엔진에서 나오는 엔진열을 이용하는 배기열회수기와;

상기 엔진계와 상기 변속계사이를 서로 이어주는 유로구간을 형성하는 순환흐름계와;

엔진시동시 차량 정보를 제공받는 ECU의 제어로 개폐되어, 상기 순환흐름계의 유로구간을 다양한 냉각수 순환흐름경로로 형성시켜주도록 적어도 1개 이상의 입력포트와 출력포트를 갖는 제어밸브;

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 배기열회수기는 상기 엔진에 직접연결되어진다.

상기 ECU는 상기 냉각수온도와 상기 자동변속기유온도를 이용해 상기 제어밸브를 개폐제어하여준다.

상기 순환흐름계는 상기 엔진과 상기 배기열회수기 및 상기 히터코어와 상기 엔진을 연결해주는 엔진계순환라인과, 상기 엔진과 상기 배기열회수기 및 상기 열교환기와 상기 엔진을 연결해주는 변속계순환라인로 구성되고, 상기 엔진계순환라인과 상기 변속계순환라인은 상기 제어밸브의 각각 다른 입력포트와 각각 다른 출력포트에 연결되어진다.

상기 변속계순환라인은 상기 엔진에서 상기 배기열회수기로 이어진 고온유입라인과, 상기 배기열회수기에서 상기 제어밸브의 입력포트로 이어진 고온연결라인과, 상기 제어밸브의 출력포트에서 나와 상기 열교환기로 이어진 열교환기공급라인과, 상기 열교환기에서 나와 상기 엔진으로 연결되어진 열교환기배출라인으로 이루어진다.

상기 고온유입라인은 상기 엔진에서 나오는 고온냉각수라인에 연결되고, 상기 열교환기배출라인은 상기 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인에 연결되어진다.

상기 엔진계순환라인은 상기 엔진에서 상기 제어밸브의 또 다른 입력포트로 이어진 저온연결라인과, 상기 제어밸브의 다른 출력포트에서 나온 바이패스라인과, 상기 제어밸브의 또 다른 출력포트에서 나와 상기 히터코어로 이어진 히터코어연결라인과, 상기 히터코어에서 나와 상기 엔진으로 이어지고 상기 바이패스라인과 연결되는 통합라인으로 이루어진다.

상기 저온연결라인과 상기 통합라인은 상기 엔진으로 들어가는 상기 저온냉각수라인에 연결되고, 상기 저온연결라인과 상기 통합라인사이에는 써모스탯이 위치되며, 상기 통합라인과 상기 엔진사이로는 상기 열교환기배출라인이 위치되어진다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통합 열관리 시스템을 이용한 열관리 제어방법은 차량의 통합 열관리 시스템을 이용한 열관리 제어방법은 엔진시동을 위한 키온시 엔진과 자동변속기사이에서 냉각수 순환흐름을 형성하는 유로구간을 개폐하는 제어밸브의 고장유무를 검사하는 초기조건성립단계;

상기 제어밸브 정상시 엔진시동이 걸린 후 냉각수온도와 자동변속기유온도를 검출하는 초기조건수집단계;

상기 냉각수온도와 자동변속기유온도 검출후 엔진운전구간을 엔진시동초기에서 엔진냉각수 웜업 및 자동변속기유 웜업 이후를 구분하고, 이를 검출된 상기 냉각수온도와 자동변속기유온도 조건에 따라 모드1내지 모드7로 구별한 다음, 상기 조건에 가장 적합한 한가지 모드를 선택해 수행하는 열관리제어실행단계;

로 구현되어지는 것을 특징으로 한다.

상기 초기조건성립단계에서 제어밸브의 고장판단시 상기 제어밸브의 고장을 운전자에게 알려주는 경고단계;를 실행하는 것을 특징으로 한다.

상기 초기조건수집단계에서 엔진시동이 걸리지 않거나 또는 냉각수온도와 자동변속기유온도를 검출하지 못하면, 상기 제어밸브는 안전모드로 전환되어 모든 입력포트와 모든 출력포트를 열거나 냉각수온도상승과 자동변속기유온도상승을 차단할 수 있는 입력포트와 출력포트에 대한 개폐제어가 구현되는 비상제어모드단계; 를 실행하는 것을 특징으로 한다.

상기 열관리제어실행단계에서 엔진운전시간경과 < a0(냉각수 웜업도달시 시간경과)일 때 모드 1이 실행되고;

엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않고, 히터 = 오프(Off) 조건 및 냉각수온 < b0(냉각수 웜업도달시 냉각수온)일 때 모드 2가 실행되며;

엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않고, 히터 = 오프(Off) 조건이 만족되고 냉각수온 < b0(냉각수 웜업도달시 냉각수온)이 만족되지 못하는 반면, 오일온 < c0(자동변속기유 웜업도달시 온도)일 때 모드 3이 실행되며;

엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않고, 히터 = 오프(Off) 조건이 만족되고 냉각수온 < b0(냉각수 웜업도달시 냉각수온)이 만족되지 못하며 오일온 < c0(자동변속기유 웜업도달시 온도)도 만족되지 못하는 반면, b0 ≤ 냉각수온 <b1(웜업후 충분히 상승된 냉각수온도)와 함께 c0 ≤ 오일온 < c1(웜업후 충분히 상승된 자동변속기유온도)일 때 모드 4가 실행되고;

엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않고, 히터 = 오프(Off) 조건이 만족되고 냉각수온 < b0(냉각수 웜업도달시 냉각수온)이 만족되지 못하며 오일온 < c0(자동변속기유 웜업도달시 온도)도 만족되지 못하는 반면, b0 ≤ 냉각수온 <b1(웜업후 충분히 상승된 냉각수온도) 조건과 c0 ≤ 오일온 < c1(웜업후 충분히 상승된 자동변속기유온도)조건이 만족되지 않을 때 모드 5가 실행되며;

엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않고, 히터 = 온(On) 조건 및 냉각수온 < b0(냉각수 웜업도달시 냉각수온)일 때 모드 6이 실행되고;

엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않고, 히터 = 온(On) 조건이 만족되고 냉각수온 < b0(냉각수 웜업도달시 냉각수온)이 만족되지 못한 반면, 오일온 < c0(자동변속기유 웜업도달시 온도)일 때 모드 7이 실행되며;

엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않고, 히터 = 온(On) 조건이 만족되고 냉각수온 < b0(냉각수 웜업도달시 냉각수온)이 만족되지 못하며 오일온 < c0(자동변속기유 웜업도달시 온도)도 만족되지 못하는 반면, b0 ≤ 냉각수온 <b1(웜업후 충분히 상승된 냉각수온도)와 함께 c0 ≤ 오일온 < c1(웜업후 충분히 상승된 자동변속기유온도)일 때 모드 4가 실행되거나 또는 b0 ≤ 냉각수온 <b1(웜업후 충분히 상승된 냉각수온도)조건과 c0 ≤ 오일온 < c1(웜업후 충분히 상승된 자동변속기유온도)조건이 만족되지 않을 때 모드 5가 실행되는;

것을 특징으로 한다.

상기 모드1이 실행되면, 상기 제어밸브의 모든 입력포트와 모든 출력포트가 막혀져 엔진과 라디에이터를 연결하는 고온냉각수라인과 저온냉각수라인을 통한 엔진냉각수 순환흐름이 형성되지 않고, 자동변속기와 열교환기를 연결하는 ATF배출라인과 ATF공급라인을 통한 자동변속기유 순환흐름만 형성되어진다.

상기 모드 2가 실행되면 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 냉각수 바이패스 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되되;

상기 냉각수 바이패스 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 엔진에서 배기열회수기로 이어진 고온유입라인이 상기 배기열회수기을 거쳐 나온 고온연결라인이 연결된 고온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인과 연결된 통합라인에 합쳐지는 바이패스라인이 연결된 바이패스출력포트가 열려져 형성되어진다.

상기 모드 3이 실행되면 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 오일열교환 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되되;

상기 오일열교환 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 엔진에서 배기열회수기로 이어진 고온유입라인이 상기 배기열회수기을 거쳐 나온 고온연결라인이 연결된 고온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인에 이어진 열교환기배출라인이 연결된 열교환기에 이어진 열교환기공급라인이 연결된 열교환기출력포트가 열려져 형성되어진다.

상기 모드 4가 실행되면 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 엔진냉각수 순환흐름과 함께 열방출 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되되;

상기 엔진냉각수 순환흐름은 엔진과 라디에이터를 이어주는 고온냉각수라인과 저온냉각수라인을 이용해 형성되고;

상기 열방출 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 엔진에서 배기열회수기로 이어진 고온유입라인이 상기 배기열회수기을 거쳐 나온 고온연결라인이 연결된 고온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인과 연결된 통합라인에 합쳐지도록 히터코어에 이어진 히터코어연결라인이 연결된 히터코어출력포트가 열려져 형성되어진다.

상기 모드 5가 실행되면 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 엔진냉각수 순환흐름과 열방출 순환흐름 및 오일냉각 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되되;

상기 엔진냉각수 순환흐름은 엔진과 라디에이터를 이어주는 고온냉각수라인과 저온냉각수라인을 이용해 형성되고;

상기 열방출 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 엔진에서 배기열회수기로 이어진 고온유입라인이 상기 배기열회수기을 거쳐 나온 고온연결라인이 연결된 고온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인과 연결된 통합라인에 합쳐지도록 히터코어에 이어진 히터코어연결라인이 연결된 히터코어출력포트가 열려져 형성되며;

상기 오일냉각 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 저온냉각수라인(6)에서 인출된 저온유입라인이 연결되는 저온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인에 이어진 열교환기배출라인이 연결된 열교환기에 이어진 열교환기공급라인이 연결된 열교환기출력포트가 열려져 형성되어진다.

상기 모드 5는 상기 초기조건수집단계에서 엔진시동이 걸리지 않거나 또는 냉각수온도와 자동변속기유온도를 검출하지 못할 때, 상기 제어밸브의 안전모드전환시 수행되는 비상제어모드로 적용되어진다.

상기 모드 6이 실행되면 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 열방출 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되되;

상기 열방출 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 엔진에서 배기열회수기로 이어진 고온유입라인이 상기 배기열회수기을 거쳐 나온 고온연결라인이 연결된 고온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인과 연결된 통합라인에 합쳐지도록 히터코어에 이어진 히터코어연결라인이 연결된 히터코어출력포트가 열려져 형성되어진다.

상기 모드 7이 실행되면 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 오일열교환 순환흐름과 열방출 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되되;

상기 오일열교환 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 엔진에서 배기열회수기로 이어진 고온유입라인이 상기 배기열회수기을 거쳐 나온 고온연결라인이 연결된 고온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인에 이어진 열교환기배출라인이 연결된 열교환기에 이어진 열교환기공급라인이 연결된 열교환기출력포트가 열려져 형성되고;

상기 열방출 순환흐름은 상기 제어밸브의 입력포트중 엔진에서 배기열회수기로 이어진 고온유입라인이 상기 배기열회수기을 거쳐 나온 고온연결라인이 연결된 고온입력포트가 열리고, 상기 제어밸브의 출력포트중 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인과 연결된 통합라인에 합쳐지도록 히터코어에 이어진 히터코어연결라인이 연결된 히터코어출력포트가 열려져 형성되어진다.

이러한 본 발명은 엔진시동초기 발생되는 엔진열을 낭비없이 이용하여 엔진 웜업도달을 보다 빠르게 하고 고온의 엔진냉각수로 자동변속기유의 웜업도달시간도 빠르게 함은 물론 엔진과 자동변속기의 통합제어로 열관리를 최적화함으로써, 통합 열관리 시스템을 장착한 차량의 연비개선율을 크게 높이는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 엔진과 자동변속기의 통합적인 열관리제어로 엔진냉각수와 자동변속기유에 대한 극대화된 냉각작용으로 내구저하를 방지하고, 내구저하방지를 통한 차량 유지비 감소와 더불어 이산화탄소 배출량 감소도 구현될 수 있는 효과도 있게 된다.

또한, 본 발명은 최적화된 통합 열관리 시스템이 차량에 장착됨으로써 고유가 환경에 맞춰 연비개선율과 효율을 크게 높임은 물론, 이를 바탕으로 더욱 향상된 연비개선효율을 구현할 수 있는 차량 개발에도 기여하는 효과도 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량의 통합 열관리 시스템을 이용한 열관리 제어흐름도이며, 도 3내지 도 9는 본 발명에 따른 차량의 통합 열관리 시스템에서 구현되는 모드 작동도이고, 도 10은 종래에 따른 차량의 열관리 시스템의 구성도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 차량의 통합 열관리 시스템의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 통합 열관리 시스템은 엔진(1)을 중심으로 엔진 냉각수 순환흐름을 형성하는 엔진계와, 자동변속기(10)를 중심으로 자동변속기유(ATF : Automatic Transmission Fluid)순환흐름을 형성하는 변속계와, 엔진(1)에서 나오는 엔진열을 흡수하는 배기열회수기(20)와, 엔진계와 변속계사이를 서로 이어주는 유로구간을 형성하는 순환흐름계와, 센서(40)를 통해 차량 정보를 제공받는 ECU(50)의 제어로 개폐되어 순환흐름계의 유로구간을 다양한 냉각수 순환흐름경로로 형성시켜주는 제어밸브(30)로 구성되어진다.

상기 엔진계는 엔진(1)과, 엔진(1)으로 구동되는 워터펌프(2)와, 엔진(1)에서 나온 고온냉각수라인(6)에 설치된 써모스탯(3)과, 엔진(1)으로 이어지는 저온냉각수라인(6)과 연결되고 엔진(1)에서 나온 고온냉각수라인(7)이 연결되어 냉각수를 순환시키는 라디에이터(4)와, 라디에이터(4)에 대한 송풍을 위한 쿨링팬(5)과, 저온냉각수라인(6)에 연결되어진 히터코어(8)로 구성되어진다.

상기 저온냉각수라인(6)과 고온냉각수라인(7)에는 엔진냉각수가 순환되어진다.

그리고, 상기 변속계는 자동변속기(10)와 열교환기(11)로 구성되며, 상기 자동변속기(10)에서 인출된 ATF배출라인(12)이 열교환기(11)로 이어지고 ATF공급라인(13)이 그 역으로 이어진다.

상기 ATF배출라인(12)과 ATF공급라인(13)에는 자동변속기유가 순환되어진다.

또한, 상기 배기열회수기(20)는 엔진(1)에서 발생되는 열(엔진냉각수 또는 배기열)을 회수하고, 이를 이용해 그 내부를 통과하는 작동체와 열교환함으로써 온도를 높여주게 된다.

그리고, 상기 제어밸브(30)는 2개의 입력포트와 3개의 출력포트를 갖춘 타입으로, ECU(50)를 통해 온오프제어된다.

또한, 상기 센서(40)는 엔진냉각수 온도를 검출하는 온도센서와 자동변속기유(ATF) 온도를 검출하는 온도센서이고, 상기 ECU(50)의 제어에는 제어밸브(30)의 온/오프제어와 쿨링팬(5)의 속도제어를 포함한다.

한편, 상기 순환흐름계는 엔진(1)과 배기열회수기(20) 및 열교환기(11)와 엔진(1)을 연결해주는 변속계순환라인과, 엔진(1)과 배기열회수기(20)와 히터코어(8) 및 엔진(1)을 연결해주는 엔진계순환라인으로 구분되어진다.

상기 변속계순환라인과 엔진계순환라인에는 ECU(50)로 제어되는 제어밸브(30)가 설치되어 흐름을 차단하거나 유지시켜주게 된다.

상기 변속계순환라인은 엔진(1)에서 발생되는 열을 배기열회수기(20)로 보내주기 위한 고온유입라인(a0)과, 배기열회수기(20)에서 제어밸브(30)의 입력포트로 이어진 고온연결라인(a1)과, 제어밸브(30)의 출력포트에서 나와 열교환기(11)로 이어진 열교환기공급라인(a5)과, 열교환기(11)에서 나와 엔진(1)으로 연결되어진 열교환기배출라인(a6)으로 이루어진다.

여기서, 배기열회수기(20)에서 나온 고온연결라인(a1)이 연결되는 제어밸브(30)의 입력포트는 고온입력포트라 칭하고, 열교환기(11)로 이어진 열교환기공급라인(a5)이 나오는 제어밸브(30)의 출력포트는 열교환기출력포트라 칭한다.

본 실시예에서 상기 고온유입라인(a0)은 엔진(1)에서 나오는 고온냉각수라인(7)에 연결되고, 상기 열교환기배출라인(a6)은 엔진(1)으로 들어가는 저온냉각수라인(6)에 연결되어진다.

또한, 상기 엔진계순환라인은 엔진(1)에서 제어밸브(30)의 또 다른 입력포트로 이어진 저온연결라인(a2)과, 제어밸브(30)의 다른 출력포트에서 나온 바이패스라인(a3)과, 제어밸브(30)의 또 다른 출력포트에서 나와 히터코어(8)로 이어진 히터코어연결라인(a4)과, 히터코어(8)에서 나와 엔진(1)으로 이어지고 상기 바이패스라인(a3)과 연결되는 통합라인(a3-4)으로 이루어진다.

여기서, 저온연결라인(a2)이 연결되는 제어밸브(30)의 또 다른 입력포트는 저온입력포트라 칭하고, 바이패스라인(a3)이 나오는 제어밸브(30)의 다른 출력포트는 바이패스출력포트라 칭하며, 히터코어(8)로 이어진 히터코어연결라인(a4)이 나오는 제어밸브(30)의 또 다른 출력포트는 히터코어출력포트라 칭한다.

본 실시예에서 상기 저온연결라인(a2)과 상기 통합라인(a3-4)은 엔진(1)으로 들어가는 저온냉각수라인(6)에 연결되고, 저온연결라인(a2)과 통합라인(a3-4)사이에는 써모스탯(3)이 위치되며, 통합라인(a3-4)과 엔진(1)사이로는 열교환기배출라인(a6)이 위치되어진다.

도 2는 본 실시예에 따라 통합 열관리 시스템을 제어하는 제어로직을 나타낸다.

도시된 바와 같이 단계S10에서 엔진시동을 위해 키온(Key On)되면, 이어지는 단계S20에서는 제어밸브(30)의 고장(Fail)유무를 먼저 검사한 다음, 만약 제어밸브(30)의 고장(Fail)으로 판단될 경우엔 단계S30으로 넘어가 경고등을 점등함으로써 고장(Fail)상황을 운전자에게 알려주게 된다.

이때, 제어밸브(30)의 고장(Fail)이 없으면 단계S40과 같이 엔진의 시동이 걸리게 되고, 엔진의 시동이 걸리고 나면 단계S50과 같이 검출된 오일온도(자동변속기유)와 엔진냉각수온도를 분석하여준다.

하지만, 그 이전 단계인 단계S40에서 엔진의 시동이 걸리지 않거나 또는 요구정보인 오일온도와 엔진냉각수온도를 얻지 못하거나 검출되지 않으면, 제어밸브(30)는 단계S60과 같이 안전모드로 신속히 전환되어진다.

특히, 상기 안전모드는 차량 정차시나 엔진 종료시와 같이 통합 열관리 제어로직 실행중 예기치 못하게 발생되는 인터럽트(Interrupt)신호가 들어올 때 즉시 수행되는데, 이는 엔진 종료시 배기열회수기(20)내 냉각수 압력이 증가되는 현상을 방지하기 위함이다.

안전모드는 이후 상세히 기술되어진다.

이어, 단계S50에서 필요 정보인 오일온도와 엔진냉각수온도를 얻게 되면, 이 두 온도의 측정값에 따라 시동초기단계에서 시동후 엔진냉각수 웜업(Worm Up) 및 자동변속기유 웜업 이후를 구분한 모드1내지 모드7(단계S70내지 단계S130)중 가장 적합한 한가지 모드를 선택해 통합 열관리제어가 수행되어진다.

단계S140은 ECU(50)의 제어로 모드1내지 모드7에 맞게 2개의 입력포트와 3개의 출력포트를 각각 다르게 개폐하는 제어밸브(30)의 작동단계이며, 각각의 모드에 따라 작동완료된 제어밸브(30)는 다음 제어시까지 대기상태로 유지되어진다.

모드1내지 모드7중 가장 우선적으로 고려되는 모드는 단계S71의 모드1로서, 상기 모드1은 그 이전 단계인 단계S70에서 엔진운전시간경과 < a0 조건을 적용하여판단하게 된다.

여기서, a0는 엔진시동 후 웜업(Warm Up)에 도달된 시간경과로서, 엔진운전시간경과 < a0 조건은 엔진냉각수 온도가 충분히 상승되지 못 하였음을 의미한다.

그러므로, 모드1은 제어밸브(30)의 모든 입력포트와 출력포트가 ECU(50)의 제어로 차단됨으로써 통합 열관리시스템의 유로형성이 이루어지지 않는 상태이고, 도 3은 이러한 상태를 형성한 통합 열관리시스템을 나타낸다.

도시된 바와 같이 모드1의 경우 제어밸브(30)는 모든 입력포트와 출력포트가 모두 막혀져 유로형성이 차단됨으로써, 엔진(1)과 라디에이터(4)를 연결하는 고온냉각수라인(7)과 저온냉각수라인(6)을 통한 엔진냉각수 순환흐름이 형성되지 않고, 자동변속기(10)와 열교환기(11)를 연결하는 ATF배출라인(12)과 ATF공급라인(13)을 통한 자동변속기유 순환흐름만 형성되어진다.

이와 같이 ECU(50)가 제어밸브(30)의 모든 포트차단을 유지하는 제어상태는 배기열회수기(20)를 통해 본격적으로 열회수되기 전까지 이루어진다.

그러므로, 모드1이 실행되는 통합 열관리 시스템에서는 엔진시동초기 불필요한 엔진열 손실을 최대한 막아 웜업 도달시간을 보다 단축시킬 수 있는 장점이 있게 된다.

한편, 단계S82는 모드 1과 다른 모드 2에 따라 통합 열관리제어를 수행하는 방식으로서, 모드2는 적어도 2가지 조건이 성립될 때 선택되어진다.

단계S80은 엔진운전시간경과 < a0 조건이 만족되지 않은 상태에서 히터의 작동여부를 판단한 다음, 히터의 온(On)또는 오프(Off)상태에 따라 모드선택을 달리하게 된다.

단계S81은 히터 = 오프(Off) 조건을 만족한 상태에서 다시 엔진 냉각수온도가 고려되는 모드선택 단계이며, 이때 모드선택조건은 냉각수온 < b0을 적용하여 준다.

b0는 엔진시동초기를 지나 엔진열에 의해 어느 정도 온도상승이 이루어졌지만 웜업(Warm Up)시에 도달되지 못한 엔진냉각수 온도로서, 냉각수온 < b0 조건은 엔진냉각수 온도가 충분히 상승되지 못 하였음을 의미한다.

그러므로, 모드 2에서는 ECU(50)가 제어밸브(30)의 모든 입력포트와 출력포트중 일부포트 만을 열어줌으로써, 통합 열관리시스템은 도 4와 같이 전체 유로 구간중 일부 구간에 유로구간을 형성하게 된다.

도시된 바와 같이, 모드2의 경우 제어밸브(30)는 2개의 입력포트중 1개의 입력포트(고온입력포트)와 3개의 출력포트중 1개의 출력포트(바이패스출력포트)가 열려짐으로써, 통합 열관리 시스템의 전체유로구간에서는 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 냉각수 바이패스 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되어진다.

상기 냉각수 바이패스 순환흐름은 엔진(1)에서 배기열회수기(20)로 이어진 고온유입라인(a0)과, 배기열회수기(20)에서 제어밸브(30)의 입력포트로 이어진 고온연결라인(a1)과, 제어밸브(30)의 출력포트에서 나온 바이패스라인(a3)과, 상기 바이패스라인(a3)에 합쳐져 엔진(1)으로 들어가는 저온냉각수라인(6)과 연결된 통합라인(a3-4)으로 형성되어진다.

이때, 고온연결라인(a1)이 연결된 제어밸브(30)의 입력포트와 바이패스라인(a3)이 연결된 제어밸브(30)의 출력포트는 ECU(50)의 제어로 열려진다.

상기와 같이 모드 2가 실행되는 통합 열관리 시스템에서는 엔진(1)을 순환하는 엔진냉각수 순환흐름이 형성되지 않고, 자동변속기(10)를 순환하는 자동변속기유 순환흐름이 형성됨과 더불어 엔진에서 나온 고온의 엔진 냉각수가 배기열회수기(20)와 제어밸브(30)를 거쳐 다시 엔진(1)으로 들어가는 냉각수 바이패스 순환흐름이 부가적으로 더 형성되어진다.

이때, ECU(50)가 제어밸브(30)의 모든 포트중 1개의 입력포트와 1개의 출력포트를 열어주는 제어상태는 배기열회수기(20)를 통해 본격적으로 열회수되기 전까지 이루어진다.

상기 모드 2가 수행되고 나면, 엔진(1)은 웜업이 완료된 상태가 된다.

그러므로, 모드 2는 모드1에 비해 상대적으로 기여도가 낮지만 엔진시동 후 불필요한 엔진열 손실을 최대한 막아 엔진(1)의 웜업 도달시간단축에 기여할 수 있게 된다.

그리고, 단계S90은 단계S81에서 냉각수온 < b0 조건이 만족되지 못하여 자동변속기유의 오일온 조건을 더 적용하여 다른 모드인 모드 3을 선택하는 단계로서, 이때 적용되는 조건은 오일온 < c0이다.

여기서, c0는 저온 상태의 자동변속기유로 인해 자동변속기(10)에 끼칠 수 있는 악 영향을 방지한 자동변속기유의 온도로서, 오일온 < c0 조건은 자동변속기유 온도가 충분히 상승되지 못 하였음을 의미한다.

그러므로, 오일온 < c0조건이 충족된 모드 3에서는 ECU(50)가 제어밸브(30)의 모든 입력포트와 출력포트중 일부포트 만을 열어줌으로써, 통합 열관리시스템은 도 5와 같이 전체 유로 구간중 일부 구간에 모드 2와 다른 유로구간을 형성하게 된다.

도시된 바와 같이, 모드 3의 경우 제어밸브(30)는 2개의 입력포트중 1개의 입력포트(고온입력포트)와 3개의 출력포트중 1개의 출력포트(열교환기출력포트)가 열려짐으로써, 통합 열관리 시스템의 전체유로구간에서는 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 오일열교환 순환흐름을 만들어주는 유로구간을 형성하게 된다.

상기 오일열교환 순환흐름은 엔진(1)에서 배기열회수기(20)로 이어진 고온유입라인(a0)과, 배기열회수기(20)에서 제어밸브(30)의 입력포트로 이어진 고온연결라인(a1)과, 제어밸브(30)의 출력포트에서 나와 열교환기(11)로 이어진 열교환기공급라인(a5)과, 열교환기(11)에서 나와 엔진(1)으로 이어진 저온냉각수라인(6)과 연결된 열교환기배출라인(a6)으로 이루어진다.

상기와 같이 모드 3에서는 엔진(1)을 순환하는 엔진냉각수 순환흐름이 없고, 자동변속기(10)를 순환하는 자동변속기유 순환흐름과 동시에 엔진에서 나온 고온의 엔진 냉각수가 배기열회수기(20)와 제어밸브(30)를 거쳐 열교환기(11)를 지난 다음 다시 엔진으로 들어가는 오일열교환 순환흐름이 부가적으로 더 형성되어진다.

그러므로, 엔진시동초기와 시동후 웜업도달에 중점을 두었던 모드1과 모드2와 달리 모드 3에서는 고온의 엔진냉각수를 이용한 자동변속기유 웜업에 중점을 둠으로써, 통합 열관리 시스템에서는 자동변속기유의 웜업 온도를 신속하게 상승할 수 있게 된다.

그리고, 단계S100은 단계S90에서 오일온 < c0 조건이 만족되지 못하여 변경된 냉각수온 조건과 오일온 조건을 다시 적용해 또 다른 모드인 모드 4를 선택하는 단계로서, 이때 적용되는 조건은 b0 ≤ 냉각수온 <b1 & c0 ≤ 오일온 < c1이다.

여기서, b1은 엔진에 대한 웜업과정을 통해 충분히 상승된 엔진 냉각수가 갖는 냉각수 온도이고, c1은 웜업을 필요로 하지 않을 정도로 충분히 온도 상승된 자동변속기유가 갖는 오일 온도를 의미한다.

만약, 단계S100에서 적용되어진 b0 ≤냉각수온 <b1 & c0 ≤ 오일온 < c1 조건이 모두 충족될 때 단계S101과 같이 모드 4가 수행되고, 모드 4에서는 제어밸브(30)의 모든 입력포트와 출력포트중 일부포트가 ECU(50)의 제어로 열려지게 된다.

모드 4로 수행되면, 도 6에 도시된 바와 같이 제어밸브(30)는 2개의 입력포트중 1개의 입력포트(고온입력포트)와 3개의 출력포트중 1개의 출력포트(히터코어출력포트)가 열려짐으로써, 통합 열관리 시스템의 전체유로구간에서는 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 엔진냉각수 순환흐름과 함께 열방출 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되어진다.

상기 엔진냉각수 순환흐름은 엔진(1)과 라디에이터(4)를 이어주는 고온냉각수라인(7)과 저온냉각수라인(6)을 이용해 형성되어진다.

그리고, 상기 열방출 순환흐름은 엔진(1)에서 배기열회수기(20)로 이어진 고온유입라인(a0)과, 배기열회수기(20)에서 제어밸브(30)의 입력포트로 이어진 고온연결라인(a1)과, 제어밸브(30)의 출력포트에서 나와 히터코어(8)로 이어진 히터코어연결라인(a4)과, 상기 히터코어연결라인(a4)에 합쳐져 엔진(1)으로 들어가는 저온냉각수라인(6)과 연결된 통합라인(a3-4)으로 형성되어진다.

상기와 같이 모드 4에서는 엔진(1)을 순환하는 엔진냉각수 순환흐름과 자동변속기(10)를 순환하는 자동변속기유 순환흐름이 기본으로 형성되고, 동시에 엔진에서 나온 고온의 엔진 냉각수가 배기열회수기(20)와 제어밸브(30)를 거쳐 히터코어(8)를 지난 다음 다시 엔진으로 들어가는 열방출 순환흐름이 부가적으로 더 형성되어진다.

그러므로, 엔진 웜업에 중점을 두었던 모드1과 모드2와 자동변속기유 웜업에 중점을 두었던 모드3과 달리 모드 4에서는 부분적인 엔진열방출에 중점을 둠으로써, 통합 열관리 시스템에서는 히터코어(8)를 통한 엔진열방출로 열관리를 수행하면서 동시에 자동변속기유에 대한 불필요한 냉각작용을 방지할 수 있게 된다.

하지만, 단계S100에서 적용되어진 b0 ≤ 냉각수온 <b1 & c0 ≤ 오일온 < c1 조건이 충족되지 않으면 단계S102와 같이 모드 5가 수행되는데, 이때는 b1 ≤ 냉각수온 이나 또는 c1 ≤ 오일온중 1가지 조건이 충족될 때 이다.

모드 5에서는 제어밸브(30)의 2개의 입력포트(고온입력포트와 저온입력포트)와 3개의 출력포트중 2개의 출력포트(고온출력포트와 히터코어출력포트)가 열려짐으로써, 통합 열관리 시스템의 전체유로구간에서는 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 엔진냉각수 순환흐름과 열방출 순환흐름 및 오일냉각 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되어진다.

도 7에는 본 실시예에 따른 통합 열관리시스템에서 형성되는 엔진냉각수 순환흐름과 자동변속기유 순환흐름 및 열방출 순환흐름과 오일냉각 순환흐름이 도시되어진다.

도시된 바와 같이, 상기 오일냉각 순환흐름은 저온냉각수라인(6)에서 제어밸브(30)의 입력포트로 이어진 저온유입라인(a2)과, 제어밸브(30)의 출력포트에서 나와 열교환기(11)로 이어진 열교환기공급라인(a5)과, 열교환기(11)에서 나와 엔진(1)으로 이어진 저온냉각수라인(6)과 연결된 열교환기배출라인(a6)으로 이루어진다.

이때, 상기 열방출 순환흐름은 전술한 모드 4에서 형성되는 흐름과 동일하게 형성되어진다.

상기와 같이 모드 5에 따른 통합 열관리시스템에서는 엔진(1)을 순환하는 엔진냉각수 순환흐름과 자동변속기(10)를 순환하는 자동변속기유 순환흐름 및 히터코어(8)에서 엔진열이 방출되는 열방출 순환흐름이 기본으로 형성되고, 동시에 저온냉각수라인(6)에서 분기된 저온의 엔진냉각수가 제어밸브(30)를 거쳐 열교환기(11)를 지나면서 자동변속기유 온도를 낮춘 다음 엔진(1)으로 배출되는 오일냉각 순환흐름이 더 형성되어진다.

그러므로, 엔진 웜업에 중점을 두었던 모드1과 모드2와 자동변속기유 웜업에 중점을 두었던 모드3 및 부분적인 엔진열방출에 중점을 두었던 모드 4와 달리 모드 5에서는 부분적인 엔진열방출과 함께 자동변속기유 온도저하방지에 중점을 둠으로써, 통합 열관리 시스템에서는 히터코어(8)를 통한 엔진열방출로 열관리를 수행하면서 동시에 자동변속기유에 대한 불필요한 냉각작용을 방지할 수 있게 된다.

즉, 모드 5가 수행되면, 통합 열관리 시스템에서는 히터코어(8)의 열방출을 이용한 엔진계 냉각작용과 함께 열교환기(11)의 열방출을 이용한 변속계 냉각작용을 동시에 구현할 수 있고, 이로부터 내구성능유지와 함께 자동변속기유 냉각효과도 극대화할 수 있게 된다.

한편, 단계110은 그 이전 단계S80에서 히터코어(8) = 오프(Off) 조건을 만족하지 못한 즉, 히터코어(8) = 온(On) 조건일 때 다른 모드인 모드 6을 선택하기 위해 엔진 냉각수온도를 고려하는 단계이다.

이때, 모드선택조건은 냉각수온 < b0 조건을 적용하는데, b0는 엔진시동 후 엔진열에 의해 어느 정도 온도상승이 이루어졌지만 웜업(Worm Up)시에 도달되지 못한 엔진냉각수 온도로서, 냉각수온 < b0 조건은 엔진냉각수 온도가 충분히 상승되지 못 하였음을 의미한다.

단계110에서 냉각수온 < b0 조건이 만족되면, 단계S111과 같이 모드 6이 수행되는데, 모드 6의 경우 제어밸브(30)는 2개의 입력포트중 1개의 입력포트(고온입력포트)와 3개의 출력포트중 1개의 출력포트(히터코어출력포트)가 열려짐으로써, 통합 열관리 시스템의 전체유로구간에서는 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 열방출 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되어진다.

이때, 엔진냉각수 순환흐름은 형성되지 않는다.

도 8은 모드 6에 따라 자동변속기유 순환흐름이 기본으로 한 통합 열관리 시스템의 열방출 순환흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 열방출 순환흐름은 엔진(1)에서 배기열회수기(20)로 이어진 고온유입라인(a0)과, 배기열회수기(20)에서 제어밸브(30)의 입력포트로 이어진 고온연결라인(a1)과, 제어밸브(30)의 출력포트에서 나와 히터코어(8)로 이어진 히터코어연결라인(a4)과, 히터코어(8)에서 나와 엔진(1)으로 이어지고 상기 히터코어연결라인(a4)과 연결되는 통합라인(a3-4)으로 이루어진다.

상기와 같이 모드 6에서는 엔진(1)을 순환하는 엔진냉각수 순환흐름이 없고, 자동변속기(10)를 순환하는 자동변속기유 순환흐름이 기본으로 형성됨과 동시에 엔진(1)에서 나온 고온의 엔진 냉각수가 배기열회수기(20)와 제어밸브(30)를 거친 후 히터코어(8)를 통과한 다음 다시 엔진으로 들어가는 열방출 순환흐름이 부가적으로 더 형성되어진다.

그러므로, 엔진 웜업에 중점을 두었던 모드1과 모드2와 자동변속기유 웜업에 중점을 두었던 모드3 및 부분적인 엔진열방출에 중점을 두었던 모드 4와 자동변속기유 냉각작용에 중점을 두었던 모드 5와 달리 모드 6에서는 전적으로 엔진열방출에 중점을 둠으로써, 통합 열관리 시스템에서는 배기열회수기(20)를 이용한 차량 실내난방 극대화가 구현될 수 있게 된다.

그리고, 단계110에서 냉각수온 < b0 조건이 만족되지 않으면 오일온 < c0 조건을 더 적용하여 단계S120과 같이 또 다른 모드인 모드 7이 수행되어진다.

여기서, c0는 전술한 바와 같이 저온 상태의 자동변속기유로 인해 자동변속기(10)에 끼칠 수 있는 악 영향을 방지한 자동변속기유의 온도로서, 오일온 < c0 조건은 자동변속기유 온도가 충분히 상승되지 못 하였음을 의미한다.

그러므로, 오일온 < c0조건이 충족된 모드 7에서는 제어밸브(30)는 2개의 입력포트중 1개의 입력포트(고온입력포트)와 3개의 출력포트중 2개의 출력포트(히터코어출력포트와 열교환기출력포트)가 열려짐으로써, 통합 열관리 시스템의 전체유로구간에서는 자동변속기유 순환흐름을 기본으로 오일열교환 순환흐름과 열방출 순환흐름을 만들어주는 유로구간이 형성되어진다.

이때, 엔진냉각수 순환흐름은 형성되지 않는다.

도 9는 모드 7에 따라 자동변속기유 순환흐름이 기본으로 한 통합 열관리 시스템의 오일열교환 순환흐름과 열방출 순환흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 오일열교환 순환흐름은 전술한 모드 3과 동일한 흐름이고, 또한 열방출 순환흐름은 전술한 모드 4내지 모드 6과 동일한 흐름이므로 상세 설명은 생략한다.

상기와 같이 모드 7에서는 엔진(1)을 순환하는 엔진냉각수 순환흐름이 없고, 자동변속기(10)를 순환하는 자동변속기유 순환흐름이 형성되고, 동시에 엔진에서 나온 고온의 엔진 냉각수가 배기열회수기(20)와 제어밸브(30)를 거쳐 열교환기(11)를 지난 다음 다시 엔진으로 들어가는 오일열교환 순환흐름과, 엔진(1)에서 나온 고온의 엔진 냉각수가 배기열회수기(20)와 제어밸브(30)를 거친 후 히터코어(8)를 통과한 다음 다시 엔진으로 들어가는 열방출 순환흐름이 부가적으로 더 형성되어진다.

그러므로, 엔진 웜업에 중점을 두었던 모드1과 모드2와, 자동변속기유 웜업에 중점을 두었던 모드3, 부분적인 엔진열방출에 중점을 두었던 모드 4, 자동변속기유 냉각작용에 중점을 두었던 모드 5 및 전적으로 엔진열방출에 중점을 두었던 모드 6과 달리 모드 7에서는 부분적인 엔진열방출과 함께 자동변속기유 온도상승에 중점을 둠으로써, 통합 열관리 시스템에서는 보다 빠른 자동변속기유 웜업도달과 함께 배기열회수기(20)를 이용한 차량 실내난방 극대화도 동시에 구현될 수 있게 된다.

한편, 단계S130은 단계S120에서 오일온 < c0 조건이 만족되지 못하여 변경된 냉각수온 조건과 오일온 조건을 다시 적용해 또 다른 모드를 선택하는 단계로서, 이때 적용되는 조건은 b0 ≤ 냉각수온 <b1 & c0 ≤ 오일온 < c1이다.

여기서, b1은 엔진에 대한 웜업과정을 통해 충분히 상승된 엔진 냉각수가 갖는 냉각수 온도이고, c1은 웜업을 필요로 하지 않을 정도로 충분히 온도 상승된 자동변속기유가 갖는 오일 온도를 의미한다.

단계S130에서 적용되어진 b0 ≤냉각수온 <b1 & c0 ≤ 오일온 < c1 조건이 모두 충족될 때 단계S131과 같이 모드 4가 수행되어진다.

상기 모드 4는 전술한 단계S101에서 수행되는 모드 4와 동일하게 엔진(1)의 웜업완료에 따라 온도 상승된 엔진냉각수 순환흐름과 자동변속기유의 웜업완료에 따라 온도 상승된 자동변속기유 순환흐름이 함께 형성되고, 동시에 히터코어(8)를 이용한 부분적인 엔진열방출이 일어나는 제어를 의미한다.

하지만, 단계S130에서 적용되어진 b0 ≤ 냉각수온 <b1 & c0 ≤ 오일온 < c1 조건이 충족되지 않으면 단계S132와 같이 모드 5가 수행되는데, 이때는 b1 ≤ 냉각수온 이나 또는 c1 ≤ 오일온중 1가지 조건이 충족될 때 이다.

상기 모드 5는 전술한 단계S102에서 수행되는 모드 5와 동일하게 엔진냉각수 순환흐름과 자동변속기유 순환흐름 및 열방출 순환흐름외에 오일냉각 순환흐름이 더 형성됨으로써, 통합 열관리 시스템에서는 히터코어(8)의 열방출을 이용한 엔진계 냉각작용과 함께 열교환기(11)의 열방출을 이용한 변속계 냉각작용을 동시에 구현할 수 있고, 이로부터 내구성능유지와 함께 자동변속기유 냉각효과도 극대화할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에선 전술한 모드 1내지 모드 7이 실행되기전 제어밸브(30)가 안전모드로 전환되면, 도 2에 도시된 바와 같이 단계S30을 통해 경고등을 점등하여 운전자에게 안전모드 전환을 인식시켜주고, 동시에 단계S200과 같이 비상제어모드가 수행되어진다.

상기 비상제어모드는 단계S201과 같이 모드 5로 실행되는 통합 열관리 제어로직이나 또는 모드 10으로 실행되는 통합 열관리 제어로직이다.

상기 모드 5(이후 상세히 기술되는 제어로직임)가 실행되면, 제어밸브(30)는 2개의 입력포트(고온입력포트와 저온입력포트)와 3개의 출력포트중 2개의 출력포트(고온출력포트와 히터코어출력포트)가 열려지게 된다.

그러므로, 모드 5가 실행되는 통합 열관리시스템에서는 엔진냉각수 순환흐름과 자동변속기유 순환흐름 및 열방출 순환흐름과 오일냉각 순환흐름이 형성됨으로써, 히터코어(8)의 열방출을 이용한 엔진계 냉각작용과 함께 열교환기(11)의 열방출을 이용한 변속계 냉각작용을 동시에 구현하여 내구성능을 유지와 함께 자동변속기유 냉각효과도 극대화할 수 있게 된다.

반면, 상기 모드 10이 실행되면, 제어밸브(30)는 2개의 입력포트(고온입력포트와 저온입력포트)와 3개의 출력포트(고온출력포트와 히터코어출력포트 및 바이패스출력포트)를 모두 열어줌으로써, 통합 열관리시스템에서는 엔진냉각수 및 자동변속기유의 과열방지를 최우선으로 할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 통합 열관리 시스템은 엔진(1)을 중심으로 한 엔진계순환라인과 자동변속기(10)를 중심으로 한 변속계순환라인을 구성하고, 엔진계순환라인과 변속계순환라인을 다수의 입력포트와 출력포트를 갖는 제어밸브(30)로 통합하고, 엔진시동후 변화되는 엔진냉각수온도와 자동변속기유온도에 맞춘 제어밸브(30)의 개페제어로 엔진냉각수흐름을 달리하는 다양한 모드(모드1내지 모드7)를 구현할 수 있게 된다.

그러므로, 본 실시예에 따른 통합 열관리 시스템에서 모드1내지 모드7이 각각의 조건에 따라 구현되면, 엔진시동초기 엔진 웜업(Warm Up)도달시간을 빠르게 하고 특히 자동변속기유(ATF : Automatic Transmission Fluid)의 신속한 온도상승으로 저온 상태일 때 끼치는 악영향을 방지함은 물론 고유가 환경에 맞춰 연비개선율과 효율을 크게 높인 자동차에서 요구하는 성능도 충분히 만족시켜줄 수 있게 된다.

실험적으로 본 실시예에 따른 통합 열관리 시스템을 장착한 차량에서 모드1내지 모드7에 따라 열관리 제어가 수행되면, 25도 조건에서 약 1.2% 이상의 연비개선효과가 있고 특히 저온조건에서는 약 3.5% 이상의 연비개선효과를 가져오며, 또한 극저온 실내 난방성능의 경우 약 3도 증가되는 성능향상이 있게 된다.

1 : 엔진 2 : 워터펌프
3 : 써모스탯 4 : 라디에이터
5 : 쿨링팬 6 : 저온냉각수라인
7 : 고온냉각수라인 8 : 히터코어
10 : 자동변속기 11 : 열교환기
12 : ATF배출라인 13 : ATF공급라인
20 : 배기열회수기 30 : 제어밸브
40 : 센서 50 : ECU
a0 : 고온유입라인 a1 : 고온연결라인
a2 : 저온연결라인 a3 : 바이패스라인
a3-4 : 통합라인 a4 : 히터코어연결라인
a5 : 열교환기공급라인 a6 : 열교환기배출라인

Claims (20)

1. 엔진에서 나와 라디에이터로 고온냉각수를 배출하는 고온냉각수라인과, 상기 라디에이터에서 나와 상기 엔진으로 이어져 저온냉각수를 상기 엔진으로 순환시키는 저온냉각수라인과, 상기 고온냉각수를 이용하여 열을 발산하는 히터코어를 포함한 엔진계와;
   자동변속기에서 나와 자동변속기유를 열교환기로 배출하는 ATF배출라인과, 상기 열교환기에서 나와 상기 자동변속기로 이어져 상기 자동변속기유를 상기 자동변속기로 순환시키는 ATF공급라인을 포함한 변속계와;
   상기 엔진에서 나오는 엔진열을 이용하는 배기열회수기와;
   상기 엔진과 상기 배기열회수기 및 상기 히터코어와 상기 엔진을 연결해주는 엔진계순환라인과, 상기 엔진과 상기 배기열회수기 및 상기 열교환기와 상기 엔진을 연결해주는 변속계순환라인을 갖추고, 상기 엔진계와 상기 변속계사이를 서로 이어주는 유로구간을 형성하는 순환흐름계와;
   엔진시동시 차량 정보를 제공받는 ECU의 제어로 개폐되어, 상기 순환흐름계의 유로구간을 다양한 냉각수 순환흐름경로로 형성시켜주도록 적어도 1개 이상의 입력포트와 출력포트를 갖는 제어밸브;를 포함하며,
   상기 엔진계순환라인은 상기 엔진에서 상기 제어밸브의 또 다른 입력포트로 이어진 저온연결라인과, 상기 제어밸브의 다른 출력포트에서 나온 바이패스라인과, 상기 제어밸브의 또 다른 출력포트에서 나와 상기 히터코어로 이어진 히터코어연결라인과, 상기 히터코어에서 나와 상기 엔진으로 이어지고 상기 바이패스라인과 연결되는 통합라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 배기열회수기는 상기 엔진에 직접연결되어진 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 ECU는 상기 냉각수온도와 상기 자동변속기유온도를 이용해 상기 제어밸브를 개폐제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
   
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5. 청구항 1에 있어서, 상기 변속계순환라인은 상기 엔진에서 상기 배기열회수기로 이어진 고온유입라인과, 상기 배기열회수기에서 상기 제어밸브의 입력포트로 이어진 고온연결라인과, 상기 제어밸브의 출력포트에서 나와 상기 열교환기로 이어진 열교환기공급라인과, 상기 열교환기에서 나와 상기 엔진으로 연결되어진 열교환기배출라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 고온유입라인은 상기 엔진에서 나오는 고온냉각수라인에 연결되고, 상기 열교환기배출라인은 상기 엔진으로 들어가는 저온냉각수라인에 연결되어진 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
   
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8. 청구항 1에 있어서, 상기 저온연결라인과 상기 통합라인은 상기 엔진으로 들어가는 상기 저온냉각수라인에 연결되고, 상기 저온연결라인과 상기 통합라인사이에는 써모스탯이 위치되며, 상기 통합라인과 상기 엔진사이로는 상기 열교환기에서 나와 상기 엔진으로 연결되어진 열교환기배출라인이 위치되어진 것을 특징으로 하는 차량의 통합 열관리 시스템.
   
   
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