KR20200055389A - 차량용 열관리 시스템의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차량용 열관리 시스템의 동작 방법은, 열관리 모듈의 제어 단계에 따른 모터 각도의 유효성을 확인하는 단계, 엔진 냉각 수온 센서의 유효성을 확인하는 단계, 변속기 오일 온도 센서의 유효성을 확인하는 단계, 상기 모터 각도, 상기 엔진 냉각 수온 센서, 및 상기 변속기 오일 센서가 유효할 때, 상기 열관리 모듈의 제어 단계 및 밸브 각도에 따른 변속기 오일 온도 실험값을 계산하는 단계, 상기 변속기 오일 온도 실험값과 변속기 오일 온도를 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과로써 상기 변속기 오일 온도 실험값과 상기 변속기 오일 온도 사이가 정상 범위일 때, 냉각 수온의 제어 이상으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

차량용 열관리 시스템의 동작 방법{OPERATING METHOD OF THERMAL MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 차량용 열관리 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 히터, 라디에이터, ATF(auto transmission fluid; 자동 변속 오일) 세가지 밸브를 관리하는 TMM(thermal management module; 열 관리 모듈)을 포함한다. 종래의 TMM은 흡입되는 공기의 온도 변화, 엔진의 냉각 수온 변화, 시동 상태와 스로틀 밸브의 개도 상태 및 아이들 상태 등을 감지함으로써, 가변되는 차량의 동작 상태에 따라 설정된 양만큼 연료의 분사량을 증감시켜 원활한 주행 동작을 수행하였다. 각 입력되는 감지 신호를 이용하여 연료의 분사량이 산출되면, 엔진 제어 장치는 각 연료 분사 장치의 작동 시간을 각 산출된 연료의 분사량에 따라 가변시켜 설정된 연료량을 분사시켰다. 이러한 기술은 엔진 냉각 수온의 정상 여부를 확인하고 어렵고, 엔진 냉각 수온 센서 하나만으로 시스템 제어에 사용하기 때문에 비정상 상황에서 정확하게 판단할 수 없는 문제점을 갖는다.

등록특허: 10-1316463, 등록일: 2013년 10월 1일, 제목: 차량의 통합 열관리 시스템 및 이를 이용한 열관리 제어 방법. 일본공개특허: JP 2002-137624, 공개일: 2002년 5월 14일, 제목: 차량의 온도 제어 장치.

본 발명의 목적은 보다 정확하게 열관리를 수행하는 차량용 열관리 시스템의 동작 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 동작 방법은: 열관리 모듈의 제어 단계에 따른 모터 각도의 유효성을 확인하는 단계; 엔진 냉각 수온 센서의 유효성을 확인하는 단계; 변속기 오일 온도 센서의 유효성을 확인하는 단계; 상기 모터 각도, 상기 엔진 냉각 수온 센서, 및 상기 변속기 오일 센서가 유효할 때, 상기 열관리 모듈의 제어 단계 및 밸브 각도에 따른 변속기 오일 온도 실험값을 계산하는 단계; 상기 변속기 오일 온도 실험값과 변속기 오일 온도를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과로써 상기 변속기 오일 온도 실험값과 상기 변속기 오일 온도 사이가 정상 범위일 때, 냉각 수온의 제어 이상으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

실시 예에 있어34서, 상기 모터 각도, 상기 엔진 냉각 수온 센서, 및 상기 변속기 오일 센서 중에서 적어도 하나가 유효하지 않다면, 상기 열관리 모듈의 제어 단계를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 엔진 냉각 수온 센서가 유효할 때, 엔진 냉각 수온이 제 1 기준값 보다 큰 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 엔진 냉각 수온이 상기 제 1 기준값보다 크지 않을 때, 상기 열관리 모듈의 제어 단계를 확인하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 엔진 냉각 수온이 상기 제 1 기준값보다 클 때, 지속 시간이 제 2 기준값보다 큰 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 지속 시간이 상기 제 2 기준값보다 크지 않을 때, 상기 열관리 모듈의 제어 단계를 확인하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 지속 시간이 상기 제 2 기준값보다 클 때, 상기 변속기 오일 온도 센서의 유효성을 판별하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 냉각 수온 제어 이상으로 판단한 후에 인젝션 패턴을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 비교 결과로써 상기 변속기 오일 온도 실험값과 상기 변속기 오일 온도 사이가 에러 범위일 때, 상기 열관리 모듈의 시스템에 에러를 표출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 열관리 모듈은, 엔진 냉각 수온 및 변속기 오일 온도를 수신하는 입력부; 상기 수신된 엔진 냉각 수온과 상기 변속기 오일 온도를 이용하여 시스템의 상태를 판단하고, 제어 출력을 연산하는 연산부; 및 상기 연산부로부터 상기 제어 출력을 통해 인젝션 엑추에이터를 작동시키는 출력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량 열관리 시스템의 동작 방법은, 엔진 냉각 수온 센서뿐만 아니라 변속기 오일 온도 센서의 유효성을 함께 확인하고, 또한 변속기 오일 온도 기준 값도 사용하기 때문에 시스템의 정상 판단에 있어서 유리하며 시스템 안정성도 높일 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템(100)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 TMM(140)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.

아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 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.

구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 혹은 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시 예에 따른 열관리 시스템 및 그것의 동작 방법은 엔진 냉각 수온 및 변속기 오일 온도 정보를 수집하는 입력부, 입력부에서 수신된 정보를 이용하여 시스템 상태를 판단하고, 제어 출력을 연산하는 연산부, 연산부에서 출력된 정보를 통해 인젝션 엑추에이터를 작동시키는 출력부를 포함할 수 있다.

히터, 라디에이터, AFT(auto transmission fluid) 세가지 밸브를 관리하는 TMM(thermal management module) 시스템 사용시, 냉각수를 이용하여 엔진 가열, 엔진 냉각 및 변속기 오일 가열, 변속기 오일 냉각 등을 할 수 있다. 이때 엔진 동작에 따른 최적 점에 맞춰서 동작 제어가 이루어 지고 있다. 최적 점은 하드웨어적으로 정해진 값이므로, TMM 모터 밸브 각도 변경을 통한 엔진 냉각 수온 제어에 따른 변속기 오일 온도는 실험적으로 측정하여 관리 가능하다.

엔진 냉각 수온이 일정 온도 이상인 경우가 지속될 때, TMM 모터 밸브 각도에 따른 변속기 오일 온도 실험값을 기준으로 하여 실제 변속기 오일 온도 센서를 통해 측정된 변속기 오일 온도와 비교함으로써 정상 범위를 벗어난 경우, TMM 시스템에 이상이 있다고 판단될 수 있다. TMM 시스템에 에러가 표출되며, 변속기 오일 측정 온도가 정상 범위인 경우 엔진 냉각 제어 이상으로 판단될 수 있다. 또한, 엔진 과열 방지를 위해 인젝션 패턴을 제어함으로써 차량 엔진 보호가 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템(100)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 차량용 열관리 시스템(100)은 히터 밸브(110), 라디에이터 밸브(120), ATF(자동 변속 오일) 밸브(130), 및 열관리 모듈(TMM, thermal management module; 140)를 포함할 수 있다.

열관리 모듈(140)은 냉각수를 이용하여 엔진 가열, 엔진 냉각 및 변속기 오일 가열, 변속기 오일 냉각을 제어하기 위하여 히터 밸브(110), 라디에이터 밸브(120), 및 ATF 밸브(130)을 제어하도록 구현될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 TMM(140)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 열관리 모듈(140)은 입력부(141), 연산부(142), 출력부(143) 및 인젝션 엑추에이터(144)를 포함할 수 있다.

입력부(141)는 엔진 냉각 수온 및 변속기 오일 온도 정보를 수신할 수 있다.

연산부(142)는 수신된 엔진 냉각 수온과 변속기 오일 온도 정보를 이용하여 시스템의 상태를 판단하고, 제어 출력을 연산할 수 있다.

출력부(143)는 연산부(142)로부터 출력된 정보를 통해 인젝션 엑추에이터(144)를 작동시킬 수 있다.

인젝션 엑추에이터(144)는 히터 밸브(110), 라디에이터 밸브(120), 및 ATF 밸브(130)을 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 열관리 시스템의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 차량용 열관리 시스템의 동작 방법은 다음과 같이 진행될 수 있다.

우선적으로 TMM 제어 단계가 확인될 수 있다(S110). MM 제어 단계에 따라 TMM 모터 각도가 달라지므로 제어 단계 및 모터 각도 유효성이 확인될 수 있다(S120). 엔진 냉각 수온 센서의 유효성이 확인될 수 있다(S130). 만일 엔진 냉각 수온 센서가 유효하지 않다면, S110 단계가 진행될 수 있다. 반면에, 엔진 냉각 수온 센서가 유효하다면, 엔진 냉각 수온이 제 1 기준값(Threshold)을 초과하는 지가 판별될 수 있다(S140).

엔진 냉각 수온이 제 1 기준값을 초과하지 않았다면, S110 단계가 진행될 것이다. 반면에, 엔진 냉각 수온이 제 1 기준값을 초과하면, 지속 시간이 제 2 기준값을 초과하는 지 판별될 수 있다(S150). 만일, 엔진 냉각 수온이 제 2 기준값을 초과하지 않았다면, S110 단계가 진행될 것이다. 반면에, 엔진 냉각 수온이 제 1 기준값을 일정 시간 동안 초과하였다면, 변속기 오일 온도 센서 유효성이 확인될 수 있다(S160). 만일 변속기 오일 온도 센서가 유효하지 않다면, S110 단계가 진행될 수 있다. 반면에 변속기 오일 센서가 유효하다면, TMM 제어 단계와 TMM 모터 밸브 각도에 따라 변속기 오일 온도의 실험 값이 계산될 수 있다(S170). X는 모터 각도이고, Y는 TMM 제어 단계이고, Z는 변속기 오일 온도 실험값이다.

실험 적으로 정리된 값과 변속기 오일 온도 센서에서 측정된 온도와의 값을 비교될 수 있다(S180). 만일 비교 결과, 실제 변속기 오일 측정 온도가 정상 범위에 있을 때, 엔진 냉각 제어 이상으로 판단하고, 인젝션 패턴 제어하여 엔진이 보호될 수 있다(S185). 반면에, 실제 변속기 오일 측정 온도가 에러 범위인 경우, TMM 시스템에 에러가 표출될 수 있다(S190).

본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.

실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시 예들의 하나 이상의 동작들/단계들/모듈들을 구현/수행하기 위한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 수단들은 ASICs(application-specific integrated circuits), 표준 집적 회로들, 마이크로 컨트롤러를 포함하는, 적절한 명령들을 수행하는 컨트롤러, 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGAs(field-programmable gate arrays), CPLDs(complex programmable logic devices), 및 그와 같은 것들을 포함할 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다.

한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.

100: 차량용 열관리 시스템
110: 히터 밸브
120: 라디에이터 밸브
130: ATF 밸브
140: TMM
141: 입력부
142: 연산부
143: 출력부
144: 인젝션 엑추에이터

Claims (10)

1. 차량용 열관리 시스템의 동작 방법에 있어서:
   열관리 모듈의 제어 단계에 따른 모터 각도의 유효성을 확인하는 단계;
   엔진 냉각 수온 센서의 유효성을 확인하는 단계;
   변속기 오일 온도 센서의 유효성을 확인하는 단계;
   상기 모터 각도, 상기 엔진 냉각 수온 센서, 및 상기 변속기 오일 센서가 유효할 때, 상기 열관리 모듈의 제어 단계 및 밸브 각도에 따른 변속기 오일 온도 실험값을 계산하는 단계;
   상기 변속기 오일 온도 실험값과 변속기 오일 온도를 비교하는 단계; 및
   상기 비교 결과로써 상기 변속기 오일 온도 실험값과 상기 변속기 오일 온도 사이가 정상 범위일 때, 냉각 수온의 제어 이상으로 판단하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터 각도, 상기 엔진 냉각 수온 센서, 및 상기 변속기 오일 센서 중에서 적어도 하나가 유효하지 않다면, 상기 열관리 모듈의 제어 단계를 확인하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 엔진 냉각 수온 센서가 유효할 때, 엔진 냉각 수온이 제 1 기준값 보다 큰 지를 판별하는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 엔진 냉각 수온이 상기 제 1 기준값보다 크지 않을 때, 상기 열관리 모듈의 제어 단계를 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 엔진 냉각 수온이 상기 제 1 기준값보다 클 때, 지속 시간이 제 2 기준값보다 큰 지를 판별하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 지속 시간이 상기 제 2 기준값보다 크지 않을 때, 상기 열관리 모듈의 제어 단계를 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 지속 시간이 상기 제 2 기준값보다 클 때, 상기 변속기 오일 온도 센서의 유효성을 판별하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각 수온 제어 이상으로 판단한 후에 인젝션 패턴을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 비교 결과로써 상기 변속기 오일 온도 실험값과 상기 변속기 오일 온도 사이가 에러 범위일 때, 상기 열관리 모듈의 시스템에 에러를 표출하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열관리 모듈은,
    엔진 냉각 수온 및 변속기 오일 온도를 수신하는 입력부;
    상기 수신된 엔진 냉각 수온과 상기 변속기 오일 온도를 이용하여 시스템의 상태를 판단하고, 제어 출력을 연산하는 연산부; 및
    상기 연산부로부터 상기 제어 출력을 통해 인젝션 엑추에이터를 작동시키는 출력부를 포함하는 방법.

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