KR102142294B1

KR102142294B1 - Ams를 이용한 차량의 공기공급시스템 및 제어방법

Info

Publication number: KR102142294B1
Application number: KR1020140156162A
Authority: KR
Inventors: 박원기
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2020-08-07
Also published as: KR20160056137A

Abstract

본 발명은 엔진으로부터 공기를 흡입하여 압축공기를 생성하는 에어컴프레서와 상기 압축공기에 포함된 이물질과 습기를 제거하는 에어드라이어와 상기 에어드라이어를 거쳐 유입된 상기 압축공기를 저장하는 에어탱크를 포함하는 차량의 공기공급시스템에 있어서, 상기 공기공급시스템에는 차량이 오르막길, 평지, 내리막길 중 하나의 상태로 주행하는 특수작동조건에 따라 에어컴프레서의 작동을 제어하는 AMS를 구비한 것을 특징으로 하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템 및 제어방법에 관한 발명으로, 엔진의 잉여 동력을 최대한 활용하여 에어컴프레서의 동력 소모를 감소할 수 있는 효과가 있다.

Description

AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템 및 제어방법 {Air Supply and Storage System and Control Method Using Air Management System}

본 발명은 공기공급시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축공기를 생성하는 에어컴프레서와 상기 압축공기에 포함된 이물질과 습기를 제거하는 에어드라이기 및 상기 압축공기를 저장하는 에어탱크로 이어지는 공기공급시스템에 있어서 차량의 특수조건에 따라 에어컴프레서의 작동을 제어하는 AMS를 포함하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 공기공급시스템의 구성도를 보여준다.

종래의 공기공급시스템(1)은 엔진으로부터 공기를 흡입하여 압축공기를 생성하는 에어컴프레서(2)와 상기 압축공기에 포함된 이물질과 습기를 제거하는 에어드라이어(3)와 상기 에어드라이어(3)를 거쳐 유입된 상기 압축공기를 저장하는 에어탱크(4)를 포함하며, 상기 에어컴프레서(2)에서 상기 에어드라이어(3)로 공기를 공급하는 공기공급라인(2-1)과 상기 에어드라이어(3)에서 상기 에어탱크(4)로 공기를 공급하는 공기저장라인(4-1)으로 구성되어 있다.

도 2는 종래의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서의 작동 제어방법을 보여준다.

종래에는 차량이 가동되면 우선 상기 에어탱크(4)의 현재압력(P)을 체크하는 단계에 돌입한다(S1). 상기 현재압력(P)이 미리 설정된 최소하한압력(P1) 보다 작거나 같을 시에는 상기 에어컴프레서(2)가 작동되며, 상기 현재압력(P)이 상기 최소하한압력(P1) 보다 더 클 시에는 다시 상기 현재압력을 체크한다(S2). S2에서 상기 에어컴프레서(2)가 가동되면 상기 현재압력(P)이 상기 최대상한압력(P2)을 초과하는지 확인하며(S4), 상기 현재압력(P)이 상기 최대상한압력(P2)을 초과할 경우 상기 에어컴프레서(2)의 작동을 오프하고(S5) 최종적으로 종료하게 된다.

도 3은 종래의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서의 작동 제어흐름을 보여준다.

도시한 바와 같이 상기 에어컴프레서의 작동 제어흐름은 도 2의 작동 제어방법을 그래프로 도식화한 것으로 상기 에어탱크(4)의 상기 현재압력(P)이 미리 설정된 최소하한압력(P1)을 넘으면 상기 에어컴프레서(2)가 작동하여 미리 설정된 최대상한압력(P2)까지 상승하며 상기 최대상한압력(P2)을 초과하면 상기 에어컴프레서(2)가 오프된다. 이때, 상기 에어컴프레서(2)가 상기 최대상한압력(P2)까지 작동한 시간 동안 상기 에어컴프레서(2)의 동력이 소모된다.

상기와 같은 종래의 공기공급시스템(1)에 구비된 왕복형 에어컴프레서(2)의 경우 엔진과 에어컴프레서 사이에 기어로 직결되어 있고, 압축공기를 생성하기 위해 상기 에어컴프레서(2)를 구동하면 회전손실에 의한 엔진의 부하가 발생됨과 동시에 상기 에어컴프레서(2)의 동력소모가 발생한다.

상기 에어컴프레서(2)의 동력소모 데이터는 도 4와 같이 엔진 회전수(RPM)과 비례한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 엔진의 회전수(RPM)가 증가할수록 동력소모는 많아지고 상기 에어탱크(4)에 저장된 압력이 클수록 동력소모는 커지게 된다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 차량의 연비를 개선하고 에어컴프레서의 동력 소모를 감소할 수 있는 공기공급시스템과 제어방법이 필요하다.

한국공개특허 10-2004-0069603 (2004년08월06일)

본 발명은 차량의 연비를 개선하고 에어컴프레서의 동력 소모를 감소하며, 에어탱크의 사용압력을 증대시킬 수 있는 공기공급시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 공기공급시스템에 차량의 특수조건에 따라 에어컴프레서의 작동을 제어하는 공기 관리 시스템(AMS, Air Management System)을 이용한 공기공급시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 AMS를 이용한 공기공급시스템 및 제어방법은 엔진으로부터 공기를 흡입하여 압축공기를 생성하는 에어컴프레서와 상기 압축공기에 포함된 이물질과 습기를 제거하는 에어드라이어와 상기 에어드라이어를 거쳐 유입된 상기 압축공기를 저장하는 에어탱크와 상기 에어컴프레서에서 상기 에어드라이어로 공기를 공급하는 공기공급라인와 상기 에어드라이어에서 상기 에어탱크로 공기를 공급하는 공기저장라인으로 구성된 차량의 공기공급 및 저장시스템에 있어서, 상기 공기공급시스템에는 차량의 특수조건에 따라 에어컴프레서의 작동을 제어하는 AMS 장치가 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 엔진으로부터 공기를 흡입하여 압축공기를 생성하는 에어컴프레서와 상기 압축공기에 포함된 이물질과 습기를 제거하는 에어드라이어와 상기 에어드라이어를 거쳐 유입된 상기 압축공기를 저장하는 에어탱크를 포함하며 상기 에어컴프레서를 제어할 수 있는 차량의 공기공급시스템 제어방법에 있어서, 차량이 오르막길, 평지, 내리막길 중 하나의 상태로 주행하면서 동시에 차량의 속도가 정속과 감속 중 하나의 상태로 주행하는 특수작동조건일 때 에어컴프레서를 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명의 AMS를 이용한 공기공급시스템 및 제어방법은 엔진의 잉여 동력을 최대한 활용하여 에어컴프레서의 동력 소모를 감소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 차량의 속도조건과 경사조건에 따라 에어컴프레서의 작동 제어방법을 변경시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 엔진 잉여 동력을 활용하여 에어탱크의 사용 압력을 증대시켜 종래보다 더 많은 양의 압축공기를 저장할 수 있어 시스템 효율이 증대되는 효과가 있다.

또한, 에어탱크에 압축공기 충진량이 보다 많아져 차량 정지시에 엔진 브레이크에 투입되는 압축공기의 증대로 보다 적은 힘으로 페달브레이크에 힘을 가할 수 있기 때문에 페달브레이크에 구비된 마찰재의 수명이 증대되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 공기공급시스템 구성,
도 2는 종래의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서 작동 제어방법,
도 3은 종래의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서 작동 제어흐름,
도 4는 종래의 엔진 회전수에 따른 에어컴프레서 소모동력 그래프,
도 5은 본 발명의 공기공급시스템 구성,
도 6은 본 발명의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서 제어를 위한 특수작동조건,
도 7은 본 발명의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서 작동 제어방법,
도 8은 본 발명의 공기공급시스템의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서 작동 제어흐름을 보여준다.

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 5는 본 발명의 공기공급시스템의 구성을 보여준다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 공기공급시스템(10)은 종래의 공기공급시스템과 동일하게 에어컴프레서(2), 에어드라이어(3), 에어탱크(4)를 구비하고 있으며, 여기에 공기 관리 시스템(Air Management System)을 약칭하는 AMS(5)가 상기 에어드라이어(3)와 통합되어 구성되어 있다.

상기 AMS(5)는 차량의 특수작동조건에 따라 에어컴프레서의 작동을 제어하는 기능을 가지며, 그 내부 구성으로 AMS ECU(AMS Electronic Control Unit)(5-1)와 솔레노이드 밸브(5-2)를 포함하고 있다.

상기 AMS ECU(5)는 엔진 ECU(6)와 내부적 신호를 통해 데이터를 주고 받을 수 있으며, 차량 정보를 기반으로 상기 솔레노이드 밸브(5-2) 및 에어컴프레서(2)에 작동 신호를 전달하는 역할을 한다. 상기 솔레노이드 밸브(5-2)는 상기 AMS ECU(5)의 신호를 받으면 개폐되도록 작동하고 이를 통해 상기 공기공급라인(2-1)과 공기저장라인(4-1)에 대기 중인 공기를 흐르게 하기도 하고 차단하기도 한다.

여기서, 상기 AMS ECU(5-1)는 상기 엔진 ECU(6)로부터 경사각 정보 및 차량차량 속도 정보를 전달받으며, 이 두 가지의 정보는 차량 내부에 포함된 경사각 센서(6-1)와 속도 센서(6-2)로부터 얻을 수 있다. 두 센서로부터 얻은 차량의 경사각 정보 및 속도 정보는 상기 에어컴프레서(2)의 작동시킬 수 있는 특수작동조건으로 활용된다. 즉, 차량의 특수작동조건인 경사조건과 속도조건을 판단할 수 있는 측정값을 제공한다.

상기 경사조건은 현재 차량이 오르막길을 주행하는 상태인지 평지를 주행하는 상태인지 아니면 내리막길을 주행하는 상태인지로 구분된다. 또한, 상기 속도조건은 차량 속도가 가속 상태인지 정속 상태인지 아니면 감속 상태인지로 구분한다.

이와 같이, 각각 세 가지 조건을 갖는 상기 경사조건과 속도조건을 조합하면 도 6에서 도시한 바와 같이 총 9개의 케이스를 얻을 수 있다.

상기 에어컴프레서(2)가 작동될 수 있는 특수작동조건은 엔진 잉여 동력이 발생할 수 있는 오르막길 주행 및 감속 상태, 평지 주행 및 감속 상태, 내리막길 주행 및 감속 상태, 내리막길 주행 및 정속 상태이다.

또한, 엔진 잉여 동력이 발생될 수 있는 상황에 따라 상기 에어컴프레서(2)를 작동시키거나 작동시키지 않은 중립상태의 경우는 평지 주행 및 정속 상태, 내리막길 주행 및 가속 상태이다.

도 7은 본 발명의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서 작동 제어방법을 보여준다.

먼저 차량이 가동되거나 주행 중에 상기 에어탱크(2)의 현재압력(P)을 체크하는 단계에 돌입한다(S10). 그 후 상기 에어컴프레서(2)의 특수작동조건 여부를 판단하고 조건에 맞으면 상기 에어컴프레서를 작동시키고, 조건이 아니면 다음 단계로 넘어간다(S20).

상기의 S20의 다음 단계는 상기 현재압력(P)과 미리 설정된 상기 에어탱크(4) 내부의 최소하한압력(P1)을 비교하는 것으로, 상기 현재압력(P)이 상기 최소하한압력(P1)보다 작을 경우 상기 에어컴프레서(2)를 작동시키고, 반대의 경우는 S20의 단계로 돌아간다(S30).

상기의 S20 단계와 S30 단계에서 상기 에어컴프레서를 작동시키는 조건이 만족되어 상기 에어컴프레서(2)가 작동된 경우에 상기 현재압력(P)과 미리 설정된 상기 에어탱크(4) 내부의 최대상한압력(P2)을 비교하는 단계를 갖는다. 여기서, 상기 현재압력(P)이 상기 최대상한압력(P2)을 초과할 경우 다음 단계로 넘어가며, 반대의 경우 상기 에어컴프레서(2)를 계속 작동시키게 된다(S50).

상기 S50에서 상기 현재압력(P)이 상기 최대상한압력(P2)을 초과할 경우에는 다시 특수작동조건 여부를 체크하여 조건이 맞을 경우에는 다음 단계로 넘어가고, 반대의 경우는 상기 에어컴프레서(2)가 오프된다(S60).

상기 S80 단계에서 특수작동조건일 경우 상기 현재압력(P)과 미리 설정된 상기 에어탱크(4) 내부의 최대증가압력(P3)을 비교하게 된다. 상기 최대증가압력(P3)이 상기 현재압력(P)을 초과할 경우 상기 에어컴프레서(2)는 오프되며, 반대의 경우 상기 에어컴프레서(2)를 계속 작동시키게 된다(S70).

도 8은 본 발명의 공기공급시스템에 포함된 에어컴프레서 작동 제어흐름을 보여준다.

도 8(a)는 차량 상태가 상기 에어컴프레서(2)의 특수작동조건에 있거나 상기 에어탱크(4)의 상기 현재압력(P)이 미리 설정된 상기 최소하한압력(P1)보다 작을 때, 상기 에어컴프레서(2)가 작동하여 미리 설정된 상기 최대상한압력(P2)까지 상승하고 상기 최대상한압력(P2)을 초과했을 때 차량이 상기 에어컴프레서(2)의 특수작동조건에 도달하여 상기 최대증가압력(P3)까지 도달했을 때의 작동 제어흐름을 보여준다.

도 8(b)는 차량 상태가 상기 에어컴프레서(2)의 특수작동조건에 있거나 상기 에어탱크(4)의 상기 현재압력(P)이 미리 설정된 상기 최소하한압력(P1)보다 작을 때, 상기 에어컴프레서(2)가 작동하여 미리 설정된 상기 최대상한압력(P2)까지 상승한 후, 차량 상태가 상기 에어컴프레서(2)의 특수작동조건이 아니 때문에 상기 에어컴프레서(2)가 미 작동하다가 특수작동조건이 되었을 때 일정 시간 동안 충진을 시작하고 다시 미 작동상태로 진행된 후 최대하한압력(P1)보다 떨어졌을 때 다시 상기 에어컴프레서(2)의 작동을 시작하는 작동 제어흐름을 보여준다.

1, 10 : 공기공급시스템
2 : 에어컴프레서
2-1 : 공기공급라인
3 : 에어드라이어
4 : 에어탱크
4-1 : 공기저장라인
5 : AMS
5-1 : AMS ECU
5-2 : 솔레노이드 밸브
6 : 엔진 ECU
6-1 : 경사각 센서
6-2 : 속도 센서

Claims

엔진으로부터 공기를 흡입하여 압축공기를 생성하는 에어컴프레서와 상기 압축공기에 포함된 이물질과 습기를 제거하는 에어드라이어와 상기 에어드라이어를 거쳐 유입된 상기 압축공기를 저장하는 에어탱크를 포함하는 차량의 공기공급시스템에 있어서,
상기 공기공급시스템에는 차량이 오르막길, 평지, 내리막길 중 하나의 상태로 주행하는 특수작동조건에 따라 에어컴프레서의 작동을 제어하는 AMS를 구비하고,
상기 AMS에는 AMS ECU와 솔레노이드 밸브가 포함되고,
상기 AMS ECU는 차량의 상기 특수작동조건을 상기 솔레노이드 밸브에 전달하여 상기 특수작동조건에서 상기 솔레노이드 밸브가 개폐하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 특수작동조건에는 차량의 속도가 정속과 감속 중 하나의 상태로 주행하는 것을 특징으로 하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템.
청구항 2에 있어서, 상기 특수작동조건은 엔진 잉여 동력이 발생할 수 있는 오르막길 주행 및 감속 상태, 평지 주행 및 감속 상태, 내리막길 주행 및 감속 상태, 내리막길 주행 및 정속 상태인 것을 특징으로 하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 AMS ECU는 엔진 ECU로부터 경사각 센서 및 속도 센서로 측정된 차량의 상기 특수작동조건을 받는 것을 특징으로 하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템.
삭제
엔진으로부터 공기를 흡입하여 압축공기를 생성하는 에어컴프레서와 상기 압축공기에 포함된 이물질과 습기를 제거하는 에어드라이어와 상기 에어드라이어를 거쳐 유입된 상기 압축공기를 저장하는 에어탱크를 포함하며 상기 에어컴프레서를 제어할 수 있는 차량의 공기공급시스템 제어방법에 있어서,
차량이 오르막길, 평지, 내리막길 중 하나의 상태로 주행하면서 동시에 차량의 속도가 정속과 감속 중 하나의 상태로 주행하는 특수작동조건일 때 에어컴프레서를 작동하는 단계를 포함하고,
상기 에어탱크의 현재압력이 미리 설정된 최대상한압력에 도달했을 때, 상기 특수작동조건일 경우 상기 에어컴프레서를 작동하여 상기 에어탱크의 압력을 최대증가압력까지 상승시키는 것을 특징으로 하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템 제어방법.
삭제
청구항 7에 있어서,
(A) 차량이 가동되거나 주행 중에 상기 에어탱크의 상기 현재압력을 체크하는 단계; (B) 상기 특수작동조건을 체크하는 단계; (C) 상기 현재압력과 미리 설정된 상기 에어탱크의 최소하한압력을 비교하는 단계; (D) 상기 에어컴프레서를 작동시키는 조건이 만족되어 상기 에어컴프레서가 작동된 경우, 상기 현재압력과 미리 설정된 상기 에어탱크의 최대상한압력을 비교하는 단계; (E) 상기 특수작동조건을 체크하는 단계; (F) 상기 현재압력과 미리 설정된 상기 에어탱크의 최대증가압력을 비교하는 단계;
를 갖는 것을 특징으로 하는 AMS를 이용한 차량의 공기공급시스템 제어방법.