KR20230144270A - 유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법 - Google Patents

유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법에 관한 것으로, 유체가열 히터를 구동하는 유체가열 히터 구동단계와, 상기 유체가열 히터의 구동에 따라 발열체에 열을 발생하고 발열체의 저항 변화값을 통해 유체 유량의 정상여부를 판단하는 유체 유량의 정상여부 판단단계 및, 상기 판단된 유체 유량의 정상여부에 따라 유체가열 히터의 구동여부를 결정하는 유체가열 히터 구동여부 결정단계를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 발열체의 저항 변화값 측정을 이용하여 유체 유량의 정상여부를 빠르게 판단하고 그에 대응하여 유체가열 히터의 구동여부를 신속하게 제어하는 효과가 있다.

Description

유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법{FLUID HEATING HEATER AND DRIVING CONTROL METHOD THERE OF}
본 발명은 유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발열체의 저항 변화값 측정을 이용하여 유체 유량의 정상여부를 빠르게 판단하고 그에 대응하여 유체가열 히터의 구동여부를 신속하게 제어할 수 있는 유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법에 관한 것이다.
휘발유, 경유 등을 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량이 현재 가장 일반적인 차량의 형태이나, 이러한 차량용 에너지원은 환경오염 문제 뿐 아니라 석유 매장량의 감소 등과 같은 다양한 원인으로 인해 새로운 에너지원의 필요성이 점점 대두되고 있는 바, 현재 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량 등이 실용화되거나 개발중에 있다.
그런데 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량에서는 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 사용하는 차량과는 달리 냉각수를 이용한 히팅 시스템을 적용할 수 없거나 적용하기 어렵다. 즉, 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량의 경우 엔진에서 매우 많은 열이 발생하게 되고, 엔진을 냉각하기 위한 냉각수 순환 시스템이 구비되며, 냉각수가 엔진으로부터 흡수한 열을 실내 난방에 이용하도록 하고 있다. 그러나 엔진에서 발생하는 것과 같은 많은 열이 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량의 구동원에서는 발생하지 않기 때문에, 이러한 종래의 난방 방식을 사용하기에는 한계가 있었다.
이에 따라 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량 등에는, 공조 시스템에 히트펌프(heat pump)를 추가하여 이를 열원으로서 사용할 수 있게 하거나, 전기 히터와 같은 별도의 열원을 구비하는 등 여러 연구가 이루어지고 있다. 이 중 전기 히터는 공조 시스템에 크게 영향을 주지 않고 보다 용이하게 냉각수를 가열할 수 있어 현재 광범위하게 사용이 이루어지고 있다. 여기에서 전기 히터는 차량의 실내로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 형태의 공기 가열식 히터와, 냉각수를 가열하는 형태의 냉각수 가열식 히터(또는 유체가열 히터)가 있다.
한편, 국내특허 출원번호 10-2019-0159228 를 참고하면, 냉각수 온도 센서를 이용하여 냉각수 부족을 검출하는 방법이 개시되어 있다. 구체적으로 냉각수 온도 센서를 이용하여 냉각수 탱크 내부에 저장된 냉각수 온도를 측정하고, 유체가열 히터의 출력과 미리 설정된 기준 출력을 비교하며, 이를 통해 냉각수 온도 변화량을 계산한 후 냉각수 온도 변화량과 미리 설정된 기준 변화량을 비교하여 냉각수 부족을 검출하는 방법이다.
그런도 온도는 동특성이 늦기 때문에 유체가열 히터의 출력이 빠르게 변화할 경우 제대로 감지하기 어려운 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 발열체의 저항 변화값 측정을 이용하여 유체 유량의 정상여부를 빠르게 판단하고 그에 대응하여 유체가열 히터의 구동여부를 신속하게 제어할 수 있는 유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 유체가열 히터의 구동제어방법에 관한 것으로, 유체가열 히터를 구동하는 유체가열 히터의 구동단계; 상기 유체가열 히터의 구동에 따라 발열체에 열을 발생하고, 발열체의 저항 변화값을 통해 유체 유량의 정상여부를 판단하는 유체 유량의 정상여부 판단단계; 및 상기 판단된 유체 유량의 정상여부에 따라 유체가열 히터의 구동여부를 결정하는 유체가열 히터의 구동여부 결정단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유체 유량의 정상여부 판단단계는, 발열체의 저항 변화 한계값(△R)을 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유체 유량의 정상여부 판단단계는, 소정의 시간 간격을 두고 발열체의 저항값을 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소정의 시간 간격을 두고 발열체의 저항값을 측정하는 단계는, 구동 초기에 발열체의 저항값(R1)을 측정하고 저장하는 단계; 및 구동 중 발열체의 저항값(R2)을 측정하고 저장하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 소정의 시간 간격을 두고 발열체의 저항값을 측정하는 단계는, 발열체의 저항 변화값 감지 시간 도달여부를 확인하는 단계;를 더 포함하고, 상기 감지 시간에 도달한 경우(YES), 구동 중 발열체 저항값(R2)을 측정하고 저장하는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유체 유량의 정상여부 판단단계는, 상기 미리 설정한 발열체의 저항 변화 한계값(△R)과 상기 측정된 구동 초기의 발열체 저항값(R1) 및 상기 감지 시간 도달 후 측정된 구동 중 발열체 저항값(R2)을 통해, 발열체의 저항 변화 한계값((R2-R1)<△R) 미초과여부를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 판단된 발열체의 저항 변화값이 한계값((R2-R1)<△R)을 초과하지 않는 경우(YES), 상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는, 유체 유량이 정상유량 범위내임을 판단하는 단계; 및 유체가열 히터의 구동을 유지하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는, 유체가열 히터의 정지여부를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 판단된 발열체의 저항 변화값이 한계값((R2-R1)<△R)을 초과하는 경우(NO), 상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는, 유체 유량이 저유량임을 판단하는 단계; 및 유체가열 히터의 구동을 정지하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는, 유체가열 히터의 보호 시간 도달여부를 판단단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는, 상기 유체가열 히터의 보호 시간에 도달한 경우(YES), 상기 유체가열 히터의 구동단계;를 수행하고, 상기 유체가열 히터의 보호 시간에 도달하지 않은 경우(NO), 상기 유체가열 히터의 구동을 정지하는 단계;를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유체가열 히터의 구동단계;이후에, 유체의 목표 가열온도를 달성하기 위해 유체가열 히터의 목표 전력을 체크하는 유체가열 히터의 목표 전력 체크단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 발열체의 저항 변화값 감지 시간 도달여부를 확인하는 단계;에서 감지시간에 도달하지 않은 경우(NO), 상기 유체가열 히터의 목표 전력 체크단계;를 수행할 수 있다.
본 발명은 유체가열 히터에 관한 것으로, 전력을 공급하는 배터리; 냉매유로에 연결되고, 냉매유로를 흐르는 유체를 가열하는 발열체; 상기 배터리와 상기 발열체를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에 연결되고, 상기 제어부를 흐르는 전류를 측정하여 발열체의 저항값을 측정하는 센서부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 발열체의 저항 변화 한계값(△R)을 설정하고, 상기 센서부에 의해 측정되는 구동 초기에 상기 발열체의 저항값(R1)과 미리 설정한 저항 변화 감지 시간 도달 후에 구동 중 상기 발열체의 저항값(R2)을 측정하여, 상기 발열체의 저항 변화 한계값((R2-R1)<△R) 미초과여부를 판단하고, 상기 발열체의 저항 변화 한계값을 초과하지 않는 경우, 유체의 유량이 정상유량 범위내임을 판단하고, 상기 발열체의 저항 변화 한계값을 초과하는 경우, 유체의 유량이 저유량 상태임을 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 발열체의 저항 변화값 측정을 이용하여 유체 유량의 정상여부를 빠르게 판단할 수 있다. 그리고 유체 유량 변화에 대응하여 유체가열 히터의 구동여부를 신속하게 제어할 수 있다. 이는 유체 온도센서 대비 빠른 응답성으로 인해, 동적 전력 지령에 대하여 보다 안정적인 유체가열 히터의 보호를 가능하게 한다.
이는 유체가열 히터를 과열 파손으로부터 보호하여 사용연한을 늘리고 유지/보수 비용을 절감할 수 있다.
그리고 유체 유량을 감지하기 위한 추가 센서가 필요 없어 원가 경쟁력이 개선될 수 있으며, 유체 유량 관련 외부 제품과의 통신이 불필요하여 제품 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유체가열 히터에서 유체 가열 및 발열체 저항 측정에 대한 제어 구조를 나타낸 제어도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체가열 히터의 구동제어방법을 나타낸 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들면, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는 복수의 실시예들은 서로 상충되지 않는 한 중복하여 적용될 수 있다.
또한 이하 설명하는 유체의 개념은 냉각수, 각종 냉매 등을 포함하는 개념일 수 있으며, 설계 목적에 따라서는 다른 목적을 가지는 유체를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유체가열 히터에서 유체 가열 및 발열체 저항 측정에 대한 제어 구조를 나타낸 제어도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체가열 히터(100)는 배터리(110), 발열체(130), 제어부(120) 및 센서부(150)를 포함할 수 있다.
상기 배터리(110)는 전력을 공급할 수 있으며, 구체적으로 발열체(130)에 전류(A)를 공급할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 배터리(110)는 고전압 배터리(high voltage battery)일 수 있으며, 충전 및 방전이 가능한 2차 전지일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발열체(130)는 유체가 흐르는 유체유로(160)와 가열판(140;heating plate)으로 연결되고, 가열판(140)을 통해 열을 전달하여 유체유로(160)를 흐르는 유체(C)를 가열할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 발열체(130)는 전류가 인가되면 열을 발생하는 부하(resistor)일 수 있다. 상기 배터리(110)에서 공급되는 전류는 발열체(130)로 인가되며 발열체(130)가 열을 발생할 수 있다.
상기 센서부(150)는 제어부(120)에 연결되고, 제어부(120)를 흐르는 전류를 측정하여 발열체(130)의 저항값을 측정할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 센서부(150)는 전류를 센싱하여 저항을 측정하는 전류 션트 센서(current shunt sensor)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
동일한 유체 유량, 전력, 시간에 대해 발열체(130)의 저항 변화는 일정하게 유지된다. 따라서 본 발명에서는 발열체(130)의 저항 변화를 센싱, 감지하는 방법을 통해 유체 유량 변화를 판단하는 원리를 이용한다.
상기 제어부(120)는 배터리(110), 센서부(150) 및 발열체(130)와 회로적으로 연결될 수 있으며, 배터리(110)의 출력을 제어하여 발열체(130)의 발열량을 제어할 수 있다. 또한 센서부(150)를 통해 발열체(130)의 저항을 센싱하여 유체 이상여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 제어부(120)는 회로기판(PCB)으로 구현될 수 있다. 그리고 상기 제어부(120)는 이하에서 검토할 유체가열 히터(100)의 구동제어방법을 수행하는 로직 동작을 수행할 수 있다.
상기 제어부(120)가 수행하는 유체가열 히터(100)의 구동제어방법은, 우선 발열체(130)의 저항 변화 한계값(△R)을 설정하고, 센서부(150)에 의해 측정되는 구동 초기에 상기 발열체(130)의 저항값(R1)과 미리 설정된 저항 변화 감지 시간 도달 후에 구동 중 상기 발열체(130)의 저항값(R2)을 측정하여, 발열체(130)의 저항 변화 한계값((R2-R1)<△R) 미초과여부를 판단한다.
상기 판단 결과에 따라 상기 발열체(130)의 저항 변화 한계값을 초과하지 않는 경우에는 유체의 유량이 정상유량 범위내임을 판단한다.
반대로 상기 발열체(130)의 저항 변화 한계값을 초과하는 경우 유체의 유량이 저유량 상태임을 판단하게 된다.
구체적인 상기 제어부(120)가 수행하는 유체가열 히터(100)의 구동제어방법에 대한 로직 동작은 도 2을 통해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체가열 히터의 구동제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 2을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체가열 히터의 구동제어방법은, 유체가열 히터 구동단계(S1), 유체가열 히터의 목표 전력 체크단계(S2), 유체 유량의 정상여부 판단단계(S3~S8, S11) 및 유체가열 히터의 구동여부 결정단계를 포함할 수 있다.
상기 유체가열 히터의 구동단계(S1)는 발열체(130)에 전류를 인가하여 열을 발생시켜 냉각유로를 흐르는 유체를 가열하기 위해 유체가열 히터(100)를 구동시키는 단계일 수 있다.
상기 유체가열 히터의 목표 전력 체크단계(S2)는, 유체가열 히터(100)를 구동한 이후에, 유체의 목표 가열온도를 달성하기 위해 유체가열 히터(100)의 목표 전력을 체크하는 단계일 수 있다. 이는 발열체(130)에 전류를 인가하는 배터리(110)의 출력을 체크하는 단계일 수 있다.
상기 유체 유량의 정상여부 판단단계(S3~S8, S11)는, 유체가열 히터(100)의 목표 전력을 체크한 이후에, 유체가열 히터(100)의 구동에 따라 발열체(130)에 열이 발생하고, 이때 발열체(130)의 저항 변화값을 통해 유체 유량의 정상여부를 판단하는 단계일 수있다.
여기서 상기 유체 유량의 정상여부 판단단계(S3~S8, S11)는, 발열체의 저항 변화 한계값(△R)을 설정하는 단계(S3), 구동 초기에 발열체 저항값(R1)을 측정하고 저장하는 단계(S4), 발열체의 저항 변화값 감지 시간 도달여부를 확인하는 단계(S5), 구동 중 발열체 저항값(R2)을 측정하고 저장하는 단계(S6), 발열체의 저항 변화 한계값((R2-R1)<△R) 미초과여부를 판단하는 단계(S7), 정상유량 판단단계(S8) 및 저유량 판단단계(S11)를 포함할 수 있다.
상기 발열체의 저항 변화 한계값(△R)을 설정하는 단계(S3)는, 우선 유체 유량 및 유체가열 히터(100)의 구동 전력에 따라 일정 시간에 대해 발열체(130)의 온도가 변화하는데, 발열체(130)의 온도가 변화하면 발열체(130)의 저항값도 변화하게 된다.
일반적으로 유체는 발열체(130)의 열을 흡수하여 온도는 상승하고, 반대로 발열체(130)는 유체가 열을 흡수하므로 온도가 낮아지게 된다.
만약 유체가 부족하거나 유량이 느릴 경우, 발열체(130)는 빠르게 식혀지지 못하게 되고, 발열체(130)의 온도는 상승하게 된다. 발열체(130)의 온도가 상승하면 발열체(130)의 저항값이 유체 유량이 정상 범위내인 정상 상황에 비해 빠르게 상승하게 된다.
발열체(130)의 저항 변화 한계값(△R) 설정은 유체 유량이 정상 범위내에 있을 때 발열체(130)의 저항 변화 허용범위를 설정하는 것이다. 즉 상기 센서부(150)에서 측정한 발열체(130)의 저항 변화값이 한계값(△R)내에 있으면 발열체(130)의 온도는 충분히 식혀지고 있으므로, 유체 유량이 정상 범위내임을 확인할 수 있게 된다.
상기 구동 초기에 발열체 저항값(R1)을 측정하고 저장하는 단계(S4)는, 제어부(120) 및 센서부(150)가 유체가열 히터(100)의 구동 초기에 발열체 저항값(R1)을 측정하고 저장하는 단계일 수 있다. 유체가열 히터(100)의 구동 초기에는 일반적으로 유체 유량이 미리 설정해 놓은 정상 유량 범위내에서 흐를 것이므로, 구동 초기의 발열체 저항값(R1)을 측정함으로써, 유체 유량이 정상 상황일 때의 발열체 저항값(R1)을 획득하고 데이터베이스에 저장해 놓는다.
상기 발열체의 저항 변화값 감지 시간 도달여부를 확인하는 단계(S5)는, 소정의 시간 간격을 두고 발열체(130)의 저항값을 측정하기 위해 제어부(120)가 감지 시간을 설정하고 도달여부를 확인하는 단계일 수 있다. 즉 주기적으로 발열체(130)의 저항값을 측정하기 위해 미리 측정 시간 간격을 설정하는 것이다.
유체가열 히터(100)의 구동 중에 유체 유량의 변화가 발생할 수 있으며, 이를 대비하여 주기적으로 발열체(130)의 저항값을 측정하여 유체 유량의 변화를 판단하기 위해, 발열체(130)의 저항 변화값 감지 시간을 설정하고 도달여부를 체크하게 된다.
여기서 미리 설정한 발열체(130)의 저항 변화값 감지 시간에 도달한 경우(YES), 제어부(120) 및 센서부(150)는 그 특정된 감지 시간에 발열체(130)의 저항값을 측정한다.
반대로, 감지 시간에 도달하지 않은 경우(NO), 상기 유체가열 히터의 목표 전력을 체크하는 단계(S2)를 수행하고, 감지 시간에 도달할 때까지 상술한 단계(S3 ~ S4)를 반복하여 수행한다.
상기 구동 중 발열체의 저항값(R2)을 측정하고 저장하는 단계(S6)는, 미리 설정해 놓은 발열체(130)의 저항 변화값 감지 시간에 도달하면(YES), 제어부(120) 및 센서부(150)가 구동 중에 발열체의 저항값(R2)을 측정하고 데이터베이스에 저장하는 단계일 수 있다.
구동 중 발열체의 저항값(R2) 측정은 감지 시간이 도달하면, 유체가열 히터(100)의 구동 중에는 주기적으로 수행될 수 있다.
상기 발열체의 저항 변화 한계값 미초과여부를 판단하는 단계(S7)는, 상기 S3 단계에서 미리 설정한 발열체(130)의 저항 변화 한계값(△R)과 상기 S4 단계에서 측정한 구동 초기의 발열체 저항값(R1) 및, 상기 S6 단계에서 감지 시간 도달 후 측정한 구동 중 발열체 저항값(R2)을 연산하여, 발열체(130)의 저항 변화 한계값 미초과여부를 판단하는 단계일 수 있다.
여기서 발열체(130)의 저항 변화 한계값 공식은 (R2-R1)<△R 일 수 있다. 즉 구동 중에 측정한 발열체 저항값(R2)과 구동 초기에 측정한 발열체 저항값(R1)을 차감하고, 그 차감값이 발열체(130)의 저항 변화 한계값(△R)을 초과하지 않았는지 여부를 확인한다.
이후 초과여부에 따라 정상유량 판단단계(S8) 또는 저유량 판단단계(S11)를 수행하게 된다.
상기 정상유량 판단단계(S8)는, 발열체(130)의 저항 변화 한계값 미초과여부를 판단하는 단계(S7)에서 연산된 차감값이 한계값을 초과하지 않는 경우(YES), 제어부(120)가 유체 유량이 정상범위내임을 판단하는 단계일 수 있다.
발열체(130)의 저항 변화 한계값(△R) 범위내인 경우는, 유체 유량이 정상 상황의 범위내에서 유지되고 있으므로, 발열체(130)가 충분히 열을 식히고 있음을 의미한다. 따라서 유체가열 히터(100) 및 발열체(130)가 과열 상태가 아님을 나타낸다.
상기 저유량 판단단계(S11)는, 발열체(130)의 저항 변화 한계값 미초과여부를 판단하는 단계(S7)에서 연산된 차감값이 한계값을 초과하는 경우(NO), 제어부(120)가 유체 유량이 정상범위내가 아님을 판단하는 단계일 수 있다.
발열체(130)의 저항 변화 한계값(△R) 범위를 벗어난 경우는, 유체 유량이 정상 상황의 범위내가 아님을 의미한다.
이는 발열체(130)가 열을 적절히 식히지 못하고 있음을 의미한다. 일반적으로 냉각유로를 흐르는 유체 유량이 감소함에 따라 열 흡수가 원활하지 않아 발열체(130)의 열이 충분히 식지 못한다.
이에 따라 발열체(130)의 온도가 과도하게 상승하고, 발열체(130)의 저항값이 크게 증가하게 된다.
이 경우 제어부(120)는 유체 유량이 현재 저유량 상태에 있음을 판단하고, 유체가열 히터(100) 및 발열체(130)의 과열을 방지하기 위한 동작을 수행한다.
상기 유체가열 히터(100)의 구동여부 판단단계(S9~S10, S12~S13)는, 상기 판단된 유체 유량의 정상여부에 따라 유체가열 히터(100)의 구동여부를 결정하는 단계일 수 있다.
만약, 유체 유량이 정상 유량으로 판단된 경우(S8), 제어부(120)는 발열체(130)가 충분히 식혀지고 있으므로, 유체가열 히터(100)의 구동을 유지하는 단계(S9)를 수행한다. 이에 따라 유체는 지속적으로 가열되며 차량 등의 난방용으로 사용될 수 있다.
이후에, 유체가열 히터(100)의 구동을 정지하는지 여부를 판단하는 단계(S10)를 수행할 수 있는데, 이는 차량 등의 난방이 충분한지 여부를 판단하여 유체가열 히터(100)의 정지여부를 결정할 수 있다.
차량 등의 난방이 충분한 경우에는 유체가열 히터(100)의 구동 정지를 선택(YES)하고, 조금 더 난방이 필요한 경우 유체가열 히터(100)의 구동 유지를 선택(NO)할 수 있다.
만약, 유체 유량이 저유량으로 판단된 경우(S11), 제어부(120)는 유체가 열을 충분히 흡수하지 못해 발열체(130)가 과열상태임을 판단하고, 유체가열 히터의 구동을 정지하는 단계(S12)를 수행한다. 이에 따라 배터리(110)는 전류 공급을 멈추고 발열체(130)는 전류가 공급되지 않아 가열되지 않게 된다. 이후 자연 냉각 및 냉각유로를 흐르는 유체와의 열교환을 통해 발열체(130)의 열은 내려가게 된다.
이후에, 제어부(120)는 유체가열 히터의 보호 시간 도달여부를 판단하는 단계(S13)를 수행한다. 유체가열 히터(100)의 보호 시간은 미리 설정될 수 있으며, 보호 시간은 발열체(130)의 열이 충분히 냉각될 수 있는 시간을 고려한 값일 수 있다.
만약, 유체가열 히터(100)의 보호 시간에 도달한 경우(YES), 상기 유체가열 히터의 구동단계(S1)를 수행하고, 반대로 상기 유체가열 히터(100)의 보호 시간에 도달하지 않은 경우(NO), 상기 유체가열 히터의 구동을 정지하는 단계(S12)를 유지한다.
본 발명의 실시예에 따른 유체가열 히터의 구동제어방법은 상술한 로직을 통해, 발열체의 과열 및 유체 유량 변화를 빠르게 판단하여 유체가열 히터의 구동여부를 실행함으로써, 유체가열 히터를 보호할 수 있게 된다.
이상의 사항은 유체가열 히터 및 유체가열 히터의 구동제어방법의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
100:유체가열 히터 110:배터리
120:제어부 130:발열체
140:가열판 150:센서부
160:유체유로

Claims (15)

  1. 유체가열 히터를 구동하는 유체가열 히터의 구동단계;
    상기 유체가열 히터의 구동에 따라 발열체에 열을 발생하고, 발열체의 저항 변화값을 통해 유체 유량의 정상여부를 판단하는 유체 유량의 정상여부 판단단계; 및
    상기 판단된 유체 유량의 정상여부에 따라 유체가열 히터의 구동여부를 결정하는 유체가열 히터의 구동여부 결정단계;
    를 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 유량의 정상여부 판단단계는,
    발열체의 저항 변화 한계값(△R)을 설정하는 단계;를 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유체 유량의 정상여부 판단단계는,
    소정의 시간 간격을 두고 발열체의 저항값을 측정하는 단계;를 더 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소정의 시간 간격을 두고 발열체의 저항값을 측정하는 단계는,
    구동 초기에 발열체의 저항값(R1)을 측정하고 저장하는 단계; 및
    구동 중 발열체의 저항값(R2)을 측정하고 저장하는 단계;를 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소정의 시간 간격을 두고 발열체의 저항값을 측정하는 단계는,
    발열체의 저항 변화값 감지 시간 도달여부를 확인하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 감지 시간에 도달한 경우(YES),
    구동 중 발열체 저항값(R2)을 측정하고 저장하는 단계를 수행하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체 유량의 정상여부 판단단계는,
    상기 미리 설정한 발열체의 저항 변화 한계값(△R)과 상기 측정된 구동 초기의 발열체 저항값(R1) 및 상기 감지 시간 도달 후 측정된 구동 중 발열체 저항값(R2)을 통해, 발열체의 저항 변화 한계값((R2-R1)<△R) 미초과여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 판단된 발열체의 저항 변화값이 한계값((R2-R1)<△R)을 초과하지 않는 경우(YES),
    상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는,
    유체 유량이 정상유량 범위내임을 판단하는 단계; 및
    유체가열 히터의 구동을 유지하는 단계;를 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는,
    유체가열 히터의 정지여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 판단된 발열체의 저항 변화값이 한계값((R2-R1)<△R)을 초과하는 경우(NO),
    상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는,
    유체 유량이 저유량임을 판단하는 단계; 및
    유체가열 히터의 구동을 정지하는 단계;를 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는,
    유체가열 히터의 보호 시간 도달여부를 판단단계;를 더 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유체가열 히터의 구동여부 결정단계는,
    상기 유체가열 히터의 보호 시간에 도달한 경우(YES), 상기 유체가열 히터의 구동단계;를 수행하고,
    상기 유체가열 히터의 보호 시간에 도달하지 않은 경우(NO), 상기 유체가열 히터의 구동을 정지하는 단계;를 유지하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 유체가열 히터의 구동단계;이후에,
    유체의 목표 가열온도를 달성하기 위해 유체가열 히터의 목표 전력을 체크하는 유체가열 히터의 목표 전력 체크단계;를 더 포함하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 발열체의 저항 변화값 감지 시간 도달여부를 확인하는 단계;에서 감지시간에 도달하지 않은 경우(NO),
    상기 유체가열 히터의 목표 전력 체크단계;를 수행하는, 유체가열 히터의 구동제어방법.
  14. 전력을 공급하는 배터리;
    냉매유로에 연결되고, 냉매유로를 흐르는 유체를 가열하는 발열체;
    상기 배터리와 상기 발열체를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부에 연결되고, 상기 제어부를 흐르는 전류를 측정하여 발열체의 저항값을 측정하는 센서부;
    를 포함하는, 유체가열 히터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 발열체의 저항 변화 한계값(△R)을 설정하고, 상기 센서부에 의해 측정되는 구동 초기에 상기 발열체의 저항값(R1)과 미리 설정한 저항 변화 감지 시간 도달 후에 구동 중 상기 발열체의 저항값(R2)을 측정하여, 상기 발열체의 저항 변화 한계값((R2-R1)<△R) 미초과여부를 판단하고,
    상기 발열체의 저항 변화 한계값을 초과하지 않는 경우, 유체의 유량이 정상유량 범위내임을 판단하고, 상기 발열체의 저항 변화 한계값을 초과하는 경우, 유체의 유량이 저유량 상태임을 판단하는, 유체가열 히터.
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