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1. WO2020111630 - DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE CALCUL DE PRESSION DE RÉSERVOIR DE CARBURANT POUR VÉHICULE À GAZ NATUREL COMPRIMÉ

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2   3   4  

배경기술

5   6   7   8   9   10   11   12   13  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

14   15   16  

과제 해결 수단

17   18  

발명의 효과

19   20   21   22  

도면의 간단한 설명

23   24   25   26   27  

발명의 실시를 위한 형태

28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2   3   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법

기술분야

[1]
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료탱크의 압력을 직접적으로 측정하는 압력센서의 구성이 없이도 연료탱크의 압력을 산출함으로써 연료의 잔량을 측정할 수 있는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치에 관한 것이다.
[2]
2019년 과제번호 및 사사표기
[3]
1. 과제고유번호 : 1415162606
[4]
2. 사사표기 : 본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술평가관리원의 자동차산업핵심기술개발사업의 연구결과로 수행되었다(세부과제번호: 10080284, 승용 Turbo CNG 엔진의 핵심제어 알고리즘 및 ECU 개발).

배경기술

[5]
일반적으로, 압축천연가스(CNS: Compressed Natural Gas)는 통상적인 연료인 가솔린이나 디젤 등의 연료를 대체할 수 있는 연료로써, 연소 효율이 좋으면서도 대기 오염이 적고 위생적이며, 연료비가 싸고 경제적이어서 최근들어 많이 사용되고 있다.
[6]
이러한 압축천연가스 차량은 일반적인 가솔린 차량과는 달리 연료 탱크내의 충진 압력에 의해 연료의 양이 결정되는데, 통상 200~300bar 정도의 압력으로 충전되어 있다.
[7]
여기서 연료 탱크내의 연료 잔유량을 체크하는 것은, 천연 가스 차량이나 가솔린 또는 디젤 엔진의 경우를 막론하고 매우 중요하다. 연료 탱크내의 연료가 떨어지면 주행 중 차량이 정지하는 사태가 일어나기 때문이다.
[8]
이에 따라 일반적인 차량에는 연료탱크내의 연료 상태를 측정할 수 있는 장치가 구비되어 있다.
[9]
구체적으로, 압축천연가스 차량의 연료량을 측정하는 기술과 관련하여, 한국 등록특허 제10-0435720호와, 한국 공개특허 제10-1998-022008호에는 연료탱크에 설치되는 압력센서의 압력신호를 통해 연료탱크의 잔량을 추정하여 측정하는 기술이 개시되어 있다.
[10]
그러나 연료탱크의 압력은 인젝터의 분사유량과 같은 운전조건이나 온도에 따라 변하기 때문에 정확하게 측정하기에는 어려움이 있다.
[11]
그런데, 종래에는 연료탱크에 직접적으로 설치되는 압력센서의 측정값을 통해서만 연료의 잔량을 측정하였기 때문에 정확한 연료의 잔량을 측정하지 못하는 문제점이 있었다.
[12]
따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
[13]
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[14]
본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 연료탱크의 압력을 직접적으로 측정하는 압력센서의 구성이 없이도 엔진의 운전조건을 기반으로 한 데이터를 통해 연료탱크의 압력을 산출함으로써 연료의 잔량을 측정할 수 있는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법을 제시하는 데 목적이 있다.
[15]
구체적으로, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 인젝터의 분사유량이나 레귤레이터 밸브의 구동률과 같은 엔진의 운전조건 데이터를 기반으로 하면서 기 저장된 측정값을 통해 압력값을 보간하여 도출함으로써 정확한 측정과 함께 탱크압력센서의 구성을 생략할 수 있는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법을 제시하는 데 목적이 있다.
[16]
또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 연료탱크의 압력을 도출하는 데 있어서, 연료의 온도를 기반으로 연료레일의 압력을 보정함으로써 좀 더 정확한 측정을 도모할 수 있는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법을 제시하는 데 목적이 있다.

과제 해결 수단

[17]
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치의 하나의 양상은, 연료탱크, 레귤레이터 밸브, 연료레일, 인젝터를 포함하는 압축천연가스 차량의 연료탱크의 연료 잔량을 측정하기 위하여 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 연료탱크 압력 산출장치에 있어서, 상기 인젝터에서 분사되는 연료의 분사유량 및 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 제공하는 ECU; 상기 인젝터로 연료를 분배하는 연료레일의 레일압력을 측정하여 제공하는 레일압력센서; 및 상기 레일압력센서에서 측정된 상기 레일압력과, 상기 ECU에서 제공된 상기 분사유량을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량을 도출하고, 상기 밸브유량과, 상기 ECU에서 제공된 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브로 유입되는 연료의 1차측 압력을 산출하며, 상기 1차측 압력을 기반으로 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 연료량 연산부를 포함할 수 있다.
[18]
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출방법의 하나의 양상은, 연료탱크, 레귤레이터 밸브, 연료레일, 인젝터를 포함하는 압축천연가스 차량에 구비되는 연료탱크 압력 산출장치에 의해 수행되고, 상기 연료탱크의 연료 잔량을 측정하기 위하여 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 연료탱크 압력 산출방법에 있어서, 상기 인젝터에서 분사되는 연료의 분사유량 및 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 수집하는 단계; 상기 인젝터로 연료를 분배하는 연료레일의 레일압력을 수집하는 단계; 상기 연료레일의 레일압력과, 상기 인젝터 분사유량을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량을 도출하는 단계; 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량과, 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브로 유입되는 연료의 1차측 압력을 도출하는 단계; 및 상기 1차측 압력을 기반으로 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

발명의 효과

[19]
전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 연료탱크의 압력을 직접적으로 측정하는 압력센서의 구성이 없이도 엔진의 운전조건을 기반으로 한 데이터를 통해 연료탱크의 압력을 산출함으로써 연료의 잔량을 측정할 수 있는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법을 제시할 수 있다.
[20]
특히, 인젝터의 분사유량이나 레귤레이터 밸브의 구동률과 같은 엔진의 운전조건 데이터를 기반으로 하면서 기 저장된 측정값을 통해 압력값을 보간하여 도출함으로써 정확한 측정값을 산출할 수 있고, 탱크 압력센서의 구성을 생략할 수 있으므로 장치의 구성 및 부피를 간소화시킬 수 있는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법을 제시할 수 있다.
[21]
또한, 레일온도센서의 구성이 추가될 경우에는 연료의 온도에 따라 레일압력센서의 측정값을 보정함으로써 좀 더 정확한 측정을 도모할 수 있는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법을 제시할 수 있다.
[22]
개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도면의 간단한 설명

[23]
도 1은 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치를 나타내는 계통도이다.
[24]
도 2는 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치를 나타내는 구성도이다.
[25]
도 3은 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치의 밸브압력도출부에 저장된 조건별 데이터를 그래프로 예시하는 예시도이다.
[26]
도 4는 도 2에 도시된 밸브압력도출부를 나타내는 구성도이다.
[27]
도 5는 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출방법을 나타내는 순서도이다.

발명의 실시를 위한 형태

[28]
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[29]
명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.
[30]
도 1은 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치를 나타내는 계통도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치를 나타내는 구성도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치의 밸브압력도출부에 저장된 조건별 데이터를 그래프로 예시하는 예시도이다. 또한, 도 2에 도시된 밸브압력도출부를 나타내는 구성도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출방법을 나타내는 순서도이다.
[31]
일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치는 압축천연가스(CNS: Compressed Natural Gas)를 연료로 사용하는 차량에 적용되는 것으로, 압축천연가스가 저장된 연료탱크의 잔량을 측정하기 위한 연료탱크의 압력을 탱크압력센서 없이 산출할 수 있는 장치이다.
[32]
여기서, 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치는 도 1에 도시된 바와 같이 연료탱크(1), 레귤레이터 밸브(2), 연료레일(3) 및 인젝터(4)를 포함하는 압축천연가스 차량에 적용될 수 있다.
[33]
구체적으로, 연료탱크(1)는 압축천연가스가 설정된 압력으로 충전되는 구성요소로, 통상 200~300bar의 압력으로 압축천연가스가 충전될 수 있다.
[34]
레귤레이터 밸브(2)는 연료탱크(1)에서 배출되는 연료를 엔진으로 공급하면서 균일한 유량 및 압력으로 공급하는 구성요소이다. 이러한 레귤레이터 밸브(2)는 차량의 ECU(100)의 제어에 의해 개폐되면서 연료를 공급할 수 있다.
[35]
연료레일(3)은 레귤레이터 밸브(2)에서 공급되는 연료를 인젝터(4)로 분배하는 구성요소이고, 인젝터(4)는 차량의 ECU(100)의 제어에 의해 작동하면서 연료레일(3)의 연료를 엔진으로 분사하는 구성요소이다.
[36]
여기서, 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치는 상기와 같은 구성요소들과 함께 압축천연가스 차량을 이룰 수 있고, 별도의 독립적인 모듈을 이루면서 압축천연가스 차량의 연료공급라인에 설치될 수도 있다.
[37]
구체적으로, 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 ECU(100), 레일압력센서(200) 및 연료량 연산부(10)를 포함하여 구성될 수 있다.
[38]
상기 ECU(100)는 Electronic Control Unit으로서 차량을 제어하는 통상의 컴퓨터이다. 이러한 ECU(100)는 알려진 바와 같이 연료의 유량, 점화타이밍, 엔진 회전속도 및 밸브 타이밍 등을 제어할 수 있다.
[39]
특히, ECU(100)는 일 실시예에 따른 압축 천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치에 적용되면서 전술한 인젝터(4)에서 분사되는 분사유량 및 레귤레이터 밸브(2)의 구동률 즉, 엔진의 운전조건에 따라 레귤레이터 밸브(2)가 개방되는 정도를 제공할 수 있다.
[40]
여기서, ECU(100)는 인젝터(4)의 분사유량 및 레귤레이터 밸브(2)의 구동률을 설정된 프로그램을 통해 계산하여 제공할 수 있으며, 별도의 감지센서의 감지신호를 통해 감지하여 제공할 수도 있다.
[41]
또한, ECU(100)는 인젝터(4)의 분사유량 및 레귤레이터 밸브(2)의 구동률을 동일한 시간 상에서 측정할 수 있고, 이와 달리 인젝터(4)의 분사유량 및 레귤레이터 밸브(2)의 구동률을 각각 일정 시간 동안 수집된 값의 평균값으로 측정할 수도 있다.
[42]
상기 레일압력센서(200)는 전술한 연료레일(3)의 레일압력을 측정하여 인가하는 구성요소이다.
[43]
이러한 레일압력센서(200)는 연료레일(3)의 레일압력을 ECU(100)에 의한 인젝터(4)의 분사유량 및 레귤레이터 밸브(2)의 구동률과 동일한 시간 상에서 측정할 수 있고, 이와 달리 동일하게 설정된 일정 시간 동안 수집된 값의 평균값으로 측정할 수도 있다.
[44]
상기 연료량 연산부(10)는 레일압력센서(200)에서 측정된 레일압력과, 상기 ECU(100)에서 제공된 분사유량을 기반으로 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량을 도출하고, 도출된 밸브유량 및 ECU(100)에서 제공된 레귤레이터 밸브(2)의 구동률을 기반으로 레귤레이터 밸브(2)로 유입되는 연료의 1차측 압력을 산출함으로써, 산출된 1차측 압력을 기반으로 연료탱크(1)의 압력을 산출하는 구성요소이다.
[45]
이러한 연료량 연산부(10)는 전술한 ECU(100)에 프로그램 형태로 실장될 수 있으며, 이와 달리 별도의 기판에 실장되어 차량의 연료공급라인 상에 설치될 수도 있다.
[46]
여기서, 연료량 연산부(10)는 압축천연가스 차량의 엔진상태가 정상상태인 경우에 연료탱크(1)의 압력을 산출할 수 있으며, 산출된 연료탱크(1)의 압력을 전술한 ECU(100)나 미도시된 차량 계기판의 연료게이지로 인가함으로써 산출된 압력을 사용자가 인식할 수 있는 잔량으로 표시될 수 있다.
[47]
구체적으로, 연료량 연산부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브유량도출부(300), 밸브압력도출부(400) 및 탱크압력산출부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
[48]
상기 밸브유량도출부(300)는 전술한 레귤레이터 밸브(2)에서 공급되는 연료의 유량을 도출하는 구성요소이다.
[49]
이러한 밸브유량도출부(300)는 전술한 레일압력센서(200)에서 측정된 연료레일(3)의 레일압력(P1)과, ECU(100)에서 제공되는 인젝터(4)의 분사유량(Q1)을 기반으로 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량(Q2)을 산출할 수 있다.
[50]
구체적으로, 밸브유량도출부(300)는 하기 [수식 1]을 통해 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량(Q2)을 산출할 수 있다.
[51]
[수식 1]
[52]
[53]
여기서, P1: 연료레일(3)의 레일압력, Q1: 인젝터(4)의 분사유량, Q2: 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량, β: 탄성계수, V: 연료레일(3)의 부피임.
[54]
한편, 연료레일(3)에는 도 1에 도시된 바와 같이 레일온도센서(600)가 설치될 수 있다.
[55]
레일온도센서(600)는 연료레일(3)의 연료온도를 측정하여 전술한 밸브유량도출부(300)로 제공할 수 있다.
[56]
여기서, 연료는 온도가 높아질 수록 압력 또한 높아지게 되어 레일압력센서(200)에서의 측정값이 실제의 연료압력보다 높게 측정될 수 있다.
[57]
즉, 레일온도센서(600)는 연료의 압력이 연료의 온도에 의해 높아짐에 따른 오차를 보정하기 위한 구성요소이다.
[58]
이에 따라, 전술한 밸브유량도출부(300)는 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량(Q2)을 도출함에 있어서, 레일온도센서(600)에서 측정된 연료의 온도를 기반으로 레일압력센서(200)에서 측정된 연료의 레일압력(P1)을 보정한 후 밸브유량(Q2)을 도출할 수 있다.
[59]
상기 밸브압력도출부(400)는 연료탱크(1)에서 레귤레이터 밸브(2)로 유입되는 연료의 1차측 압력을 도출하는 구성요소이다.
[60]
이러한 밸브압력도출부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 전술한 밸브유량도출부(300)에서 도출된 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량(Q2)과, ECU에서 제공된 레귤레이터 밸브(2)의 구동률(C)을 기반으로 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)을 도출할 수 있다.
[61]
여기서, 밸브압력도출부(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 밸브특성 데이터부(410) 및 보간도출부(420)를 포함하여 구성될 수 있다.
[62]
밸브특성 데이터부(410)는 서로 다른 복수의 1차측 압력 조건값 별로 레귤레이터 밸브(2)에 대한 밸브유량(Q2) 및 구동률(C) 사이의 관계를 나타내는 밸브특성 데이터 저장하는 구성요소이다.
[63]
예컨대, 밸브특성 데이터부(410)는 도 3에 도시된 바와 같이 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력이 300bar, 250bar, 200bar, 100bar의 조건하에서의 밸브유량(Q2) 및 구동률(C)의 상관관계를 데이터로 저장할 수 있다.
[64]
이러한 밸브특성 데이터부(410)는 머신러닝과 같은 인공지능 모듈이 적용되어 1차측 압력 조건값에 따른 밸브유량(Q2) 및 구동률(C)을 저장할 수도 있다.
[65]
보간도출부(420)는 전술한 밸브특성 데이터부(410)에 저장된 조건값을 기반으로 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)을 도출하는 구성요소이다.
[66]
구체적으로, 보간도출부(420)는 밸브유량도출부(300)에서 도출된 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량(Q2)과, ECU에서 제공된 레귤레이터 밸브(2)의 구동률(C) 및 밸브특성 데이터부(410)에 저장된 조건값에 기초하여 밸브유량(Q2) 및 구동률(C)의 측정값에 대응하는 1차측 압력값을 도출할 수 있으며, 밸브특성 데이터부(410)에 기 저장된 조건값을 통해 보간하면서 1차측 압력(P2)을 도출할 수 있다.
[67]
상기 탱크압력산출부(500)는 밸브압력도출부(400)에서 도출된 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)을 기반으로 연료탱크(1)의 압력을 산출하는 구성요소이다.
[68]
이러한 탱크압력산출부(500)는 밸브압력도출부(400)에서 도출된 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)에 연료배관(1a)의 보정치를 적용하여 산출할 수 있다.
[69]
구체적으로, 탱크압력산출부(500)는 연료탱크(1)와 레귤레이터 밸브(2)를 연결하는 연료배관(1a)의 길이나 관경에 따라 다른 특성을 갖는 보정치를 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)에 적용함으로써 연료탱크(1)의 압력을 산출할 수 있다.
[70]
상기와 같은 구성요소를 포함하는 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치를 이용하여 연료탱크의 압력을 산출하는 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.
[71]
먼저, 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치를 구성하는 ECU(100)는 압축천연가스 차량의 엔진의 상태가 정상상태로 유지되고 있는지를 판단하고, 정상상태인 경우 연료탱크(1)의 압력을 산출한다(S10).
[72]
이때, ECU(100)는 인젝터(4)의 분사유량(Q1)과, 레귤레이터 밸브(2)의 구동률(C)을 감지하여 제공한다(S100).
[73]
레일압력센서(200)는 연료레일(3)의 레일압력(P1)을 측정하여 제공한다(S200).
[74]
밸브유량도출부(300)는 분사유량(Q1)과 레일압력(P1)을 [수식 1]에 적용하여 레귤레이터 밸브(2)의 유량(Q2)을 산출한다(S300).
[75]
[수식 1]
[76]
(β: 탄성계수, V: 연료레일 부피)
[77]
밸브압력도출부(400)는 레귤레이터 밸브(2)의 유량(Q2)과 레귤레이터 밸브(2)의 구동률(C)을 통해 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)을 산출한다(S400).
[78]
이때, 밸브압력도출부(400)는 밸브특성 데이터부(410)에 1차측 압력 조건값에 따른 밸브유량(Q2) 및 구동률(C)을 저장하고(S410), 보간도출부(420)가 밸브특성 데이터부(410)에 저장된 데이터를 기반으로 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)을 도출한다(S420).
[79]
이때, 보간도출부(420)는 밸브유량도출부(300)에서 도출된 레귤레이터 밸브(2)의 밸브유량(Q2)과, ECU에서 제공된 레귤레이터 밸브(2)의 구동률(C)을 밸브특성 데이터부(410)에 적용하여 측정된 밸브유량(Q2) 및 구동률(C)에 대응하는 압력값을 도출하면서 밸브특성 데이터부(410)에 기 저장된 조건값을 통해 보간하여 1차측 압력(P2)을 도출할 수 있다.
[80]
그리고, 탱크압력산출부(500)는 밸브압력도출부(400)에서 도출된 레귤레이터 밸브(2)의 1차측 압력(P2)에 연료배관(1a)의 보정치를 적용하여 연료탱크(1)의 압력을 산출한다.
[81]
상기와 같이 산출된 연료탱크(1)의 압력은 미도시된 차량 계기판의 연료게이지로 인가되면서 산출된 압력에 대응하는 잔량으로 표시될 수 있다.
[82]
이상에서 살펴 본 바와 같이 일 실시예에 따른 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치 및 산출방법은, 인젝터(4)의 분사유량(Q1)이나 레귤레이터 밸브(2)의 구동률(C)과 같은 엔진의 운전조건 데이터를 기반으로 하면서 기 저장된 측정값을 통해 레귤레이터 밸브(2)의 압력값(P2)을 보간하여 도출함으로써 정확한 측정값을 산출할 수 있고, 탱크 압력센서의 구성을 생략할 수 있으므로 장치의 구성 및 부피를 간소화시킬 수 있다.
[83]
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
[84]
본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

청구범위

[청구항 1]
연료탱크, 레귤레이터 밸브, 연료레일, 인젝터를 포함하는 압축천연가스 차량의 연료탱크의 연료 잔량을 측정하기 위하여 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 연료탱크 압력 산출장치에 있어서, 상기 인젝터에서 분사되는 연료의 분사유량 및 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 제공하는 ECU; 상기 인젝터로 연료를 분배하는 연료레일의 레일압력을 측정하여 제공하는 레일압력센서; 및 상기 레일압력센서에서 측정된 상기 레일압력과, 상기 ECU에서 제공된 상기 분사유량을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량을 도출하고, 상기 밸브유량과, 상기 ECU에서 제공된 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브로 유입되는 연료의 1차측 압력을 산출하며, 상기 1차측 압력을 기반으로 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 연료량 연산부를 포함하는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치.
[청구항 2]
제 1 항에 있어서, 상기 연료량 연산부는, 상기 레일압력센서에서 측정된 상기 레일압력과, 상기 ECU에서 제공된 상기 분사유량을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량을 도출하는 밸브유량도출부; 상기 밸브유량도출부에서 도출된 상기 밸브유량과, 상기 ECU에서 제공된 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브로 유입되는 연료의 1차측 압력을 도출하는 밸브압력도출부; 및 상기 밸브압력도출부에서 도출된 상기 1차측 압력을 기반으로 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 탱크압력산출부를 포함하는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치.
[청구항 3]
제 1 항에 있어서, 상기 연료량 연산부는, 상기 압축천연가스 차량의 엔진의 상태가 정상상태인 경우에 상기 연료탱크의 압력을 산출하는, 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치.
[청구항 4]
제 2 항에 있어서, 상기 밸브압력도출부는, 서로 다른 복수의 1차측 압력의 조건값 별로 상기 레귤레이터 밸브에 대한 밸브유량 및 구동률 사이의 관계를 나타내는 밸브특성 데이터를 저장하는 밸브특성 데이터부; 및 상기 밸브유량도출부에서 도출된 상기 밸브유량 및 상기 ECU에서 제공된 상기 레귤레이터 밸브의 구동률 및 상기 밸브특성 데이터부에 기초하여 상기 1차측 압력값을 도출하되, 상기 밸브특성 데이터부에 저장된 상기 조건값을 기반으로 보간하여 상기 1차측 압력값을 도출하는 보간도출부를 포함하는 차량용 연료탱크 압력 산출장치.
[청구항 5]
제 2 항에 있어서, 상기 탱크압력산출부는, 상기 밸브압력도출부에서 도출된 상기 레귤레이터 밸브의 1차측 압력에, 상기 연료탱크와 상기 레귤레이터 밸브를 연결하는 연료배관에 특성에 따른 보정치를 적용하여 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치.
[청구항 6]
제 1 항에 있어서, 상기 연료의 분사유량, 상기 레귤레이터의 구동률 및 상기 연료레일의 레일압력은, 각각 일정 시간 동안 수집된 값의 평균값인 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출장치.
[청구항 7]
연료탱크, 레귤레이터 밸브, 연료레일, 인젝터를 포함하는 압축천연가스 차량에 구비되는 연료탱크 압력 산출장치에 의해 수행되고, 상기 연료탱크의 연료 잔량을 측정하기 위하여 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 연료탱크 압력 산출방법에 있어서, 상기 인젝터에서 분사되는 연료의 분사유량 및 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 수집하는 단계; 상기 인젝터로 연료를 분배하는 연료레일의 레일압력을 수집하는 단계; 상기 연료레일의 레일압력과, 상기 인젝터 분사유량을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량을 도출하는 단계; 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량과, 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 기반으로 상기 레귤레이터 밸브로 유입되는 연료의 1차측 압력을 도출하는 단계; 및 상기 1차측 압력을 기반으로 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 단계를 포함하는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출방법.
[청구항 8]
제 7 항에 있어서, 상기 1차측 압력을 도출하는 단계는, 상기 레귤레이터 밸브에 대한 밸브유량 및 구동률을 서로 다른 1차측 압력의 조건값 별로 저장하는 단계; 및 상기 레귤레이터 밸브의 밸브유량을 도출하는 단계의 도출값과, 상기 레귤레이터 밸브의 구동률을 측정하는 단계의 측정값에 대응하는 1차측 압력값을 상기 저장하는 단계에 저장된 상기 조건값을 기반으로 보간하여 도출하는 단계를 포함하는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출방법.
[청구항 9]
제 7 항에 있어서, 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 단계는, 상기 1차측 압력을 도출하는 단계에서 도출된 상기 레귤레이터 밸브의 1차측 압력에, 상기 연료탱크와 상기 레귤레이터 밸브를 연결하는 연료배관에 따라 다르게 설정되는 보정치를 적용하여 상기 연료탱크의 압력을 산출하는 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출방법.
[청구항 10]
제 7 항에 있어서, 상기 연료탱크 압력 산출방법은, 상기 압축천연가스 차량의 엔진의 상태가 정상상태로 유지되고 있는지 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 엔진의 상태가 정상상태이면 나머지 단계를 수행하는, 압축천연가스 차량용 연료탱크 압력 산출방법.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]