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KR101535009B1 - 냉각수 상태 판단 방법 - Google Patents

냉각수 상태 판단 방법 Download PDF

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KR101535009B1
KR101535009B1 KR1020140013723A KR20140013723A KR101535009B1 KR 101535009 B1 KR101535009 B1 KR 101535009B1 KR 1020140013723 A KR1020140013723 A KR 1020140013723A KR 20140013723 A KR20140013723 A KR 20140013723A KR 101535009 B1 KR101535009 B1 KR 101535009B1
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KR
South Korea
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cooling water
value
state
rotation speed
determining
Prior art date
Application number
KR1020140013723A
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English (en)
Inventor
이동훈
전강식
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2014114702A priority patent/JP6590470B2/ja
Priority to US14/481,081 priority patent/US20150219104A1/en
Priority to DE102014218786.9A priority patent/DE102014218786B4/de
Application granted granted Critical
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Priority to US15/836,349 priority patent/US10947982B2/en

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Abstract

냉각수 상태 판단 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법은 냉각수 모터를 고정 전류로 운전시키는 단계, 운전 중 냉각수 모터의 기설정된 시간 동안의 평균 회전 속도를 연산하는 단계 및 연산된 평균 회전 속도와 기설정된 기준 회전 속도 사이의 오차에 기반하여 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

냉각수 상태 판단 방법{Method for judging state of cooling water}
본 발명은 냉각수 상태 판단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 순환용 펌프의 토크, 출력 및 회전 속도 분석을 통한 냉각수 상태 판단 방법에 관한 것이다.
연료전지 차량에 탑재되는 연료전지 시스템은 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소공급시스템과 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하는 공기공급시스템과, 수소 및 산소의 전기화학적 반응에 의거 전기를 생성하는 연료전지 스택과, 연료전지 스택의 전기화학적 반응열을 제거하는 동시에 스택의 운전운도를 제어하는 열 및 물관리 시스템을 포함하여 구성되어 있다.
열 및 물관리 시스템은 냉각수를 연료전지 스택으로 순환시키는 펌프, 연료전지 스택으로부터 냉각을 마치고 배출된 냉각수가 냉각되도록한 라디에이터를 포함하며, 냉각 루프에서 용출되는 이온을 필터링하는 이온필터를 포함한다. 이러한 열 및 물관리 시스템의 라디에이터 상단에는 상압캡이 장착되며, 리저버는 대기 개방식 구조로 구비되며, 내부에 수위센서가 장착된다. 냉각수의 수위센서를 리저버에 장착하기 위해서는 소정의 패키지 공간이 필요하며, 패키지 공간 확보가 어려운 문제점이 있으며, 수위센서가 장착되더라도 냉각수에 물과 공기가 섞여 순환될 경우에 수위센서는 냉각수가 소실된 것을 감지하지 못하고 계속 정상수준으로 인식하는 문제점이 있다.
즉, 기존에는 냉각수 부족 현상을 수위센서 또는 배관에 설치된 압력센서등을 통하여 판단하였으나, 이와 같은 방식은 외란, 즉 냉각수의 온도 변화, 냉각 라인 밸브 개폐에 의한 냉각 루프 변화, 차량 또는 장비의 진동 등의 영향으로 인해 센싱값이 오감지되는 경우가 많다.
이를 개선하기 위해 유랑 센서를 냉각수 배관에 장착하기도 하지만, 센서 가격이 비싸고 센서를 장착하기 위한 별도의 배관 설치등의 불편함으로 인하여 장착이 용이하지 않은 문제가 있다.
(특허문헌 1) KR10-2013-0124789 A
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 냉각수 부족 및 냉각수 순환이 비정상인지 여부를 판단할 수 있는 냉각수 상태 판단 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 상태 판단 방법은 냉각수를 순환시키기 위한 펌프의 구동 모터를 고정 전류, 고정 토크 또는 고정 출력으로 운전시키는 단계; 상기 운전 중 상기 모터의 기설정된 시간 동안의 평균 회전 속도를 연산하는 단계; 및 상기 연산된 평균 회전 속도와 기설정된 기준 회전 속도 사이의 오차에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 평균 회전 속도를 연산하는 단계는, 상기 기설정된 시간 동안의 회전 속도의 편차를 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는, 상기 연산된 회전 속도의 편차와 기설정된 기준 편차와의 크기를 비교하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 기설정된 기준 회전 속도는 상기 고정 전류, 고정 토크 또는 고정 출력에 대응하는 모터 회전 속도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉각수 상태 판단 방법은 냉각수를 순환시키기 위한 펌프에 구비된 구동 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하는 단계; 및 상기 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 상기 구동 모터의 출력 또는 토크값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 기준 출력 또는 토크값을 이용하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 모터의 출력 또는 토크값과 상기 회전 속도로 회전시 출력 또는 토크값은 각각 상기 모터로의 전류 지령값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 전류 지령값을 이용하여 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는, 상기 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 기설정된 시간 동안 상기 모터로의 전류 지령값의 평균값을 연산하는 단계; 및상기 연산된 평균값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 전류 지령값 사이의 오차에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연산된 평균값을 상기 유지된 회전 속도에 대응하는 정상 상태일 때의 전류 지령값으로 나누어 정규화하는 단계를 더 포함한다.
상기 오차가 기설정된 오차 기준치를 초과하는 상태가 기설정된 시간동안 유지되는 경우 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 오차가 기설정된 오차 기준치를 초과하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 모드에서 상기 연산된 평균값과 상기 최대 회전 속도로 회전시의 전류 지령값 사이의 오차가 기설정된 오차 기준치를 초과하는 상태가 기설정된 시간 동안 유지되는 경우 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 오차 기준치는 상기 모터의 회전 속도에 따라 가변하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전 속도에 대응되는 전류 지령값은, 상기 회전 속도에 따라 기설정된 전류 지령맵을 통해 얻는 것을 특징으로 한다.
상기 테스트 모드가 인에이블될 경우, 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는, 상기 기설정된 시간 동안의 전류 지령값의 편차 또는 분산값을 연산하고, 상기 연산된 편차 또는 분산값과 기설정된 기준값과의 비교 결과에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연산된 편차 또는 분산값이 기설정된 기준값을 초과하여 기설정된 시간동안 지속되는 경우, 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산된 편차 또는 분산값이 기설정된 기준값을 초과하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 모드가 인에이블될 경우, 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는, 상기 회전 속도에 대응되는 전류 지령값과 상기 모터로의 전류 지령값의 오차를 적분하고, 상기 적분 값과 기설정된 기준값과의 비교 결과에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연산된 평균값을 상기 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 전류 지령값으로 나누어 정규화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적분값이 기설정된 기준값을 초과하여 기설정된 시간동안 지속되는 경우, 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 적분값이 기설정된 기준값을 초과하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테스트 모드가 인에이블될 경우, 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉각수 상태 판단 방법은 냉각수를 순환시키기 위한 펌프의 구동 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하는 단계; 및 상기 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 기설정된 시간 동안 상기 모터의 출력 또는 토크값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 기준 출력 또는 토크값 사이에 오차가 발생하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 테스트 모드에서, 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지한 상태에서 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1a 내지 도 1c는 냉각수 모터의 회전 속도에 따른 냉각수 펌프 입출구단의 압력차, 냉각수의 유량 및 모터의 출력 또는 토크의 관계를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법에서 냉각수 모터를 고정 전류로 운전시 정상 상태와 비정상 상태의 모터 속도를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법에서 냉각수 순환 상태에 따른 냉각수 모터 출력 또는 토크의 평균값을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법을 도시한 순서도이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법을 도시한 순서도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기구성 요소들은 상기용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 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" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 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 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1a 내지 도 1c는 냉각수 모터의 회전 속도에 따른 냉각수 펌프 입출구단의 압력차, 냉각수의 유량 및 모터의 출력 또는 토크의 관계를 도시한 그래프이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 냉각 시스템에서 냉각수 부족없이 냉각수가 정상적으로 순환하는 경우에는 냉각수 펌프의 입출구단 사이의 압력차와 냉각수의 유량이 정상 상태값의 정상 범위 이내로 운전되어, 일정한 속도로 냉각수 펌프를 구동하는데에 필요한 토크 또한 정상 상태 값의 일정 범위 이내로 나타난다. 그러나, 냉각수가 정상적으로 순환하지 못하는 경우에는 냉각수 유량 및 압력차가 정상 범위를 벗어나면서, 모터 토크 또는 출력 또한 정상 상태 범위를 벗어나게 되며, 냉각수 펌프 부하의 변동에 따라 냉각수 펌프 운전 속도도 속도 지령값을 추종하지 못하고 오실레이션 하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법에서 냉각수 모터를 고정 전류로 운전시 정상 상태와 비정상 상태의 모터 속도를 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 냉각수 모터를 고정 전류로 운전시켜, 모터의 출력 또는 토크가 시간에 따라 일정한 경우에 냉각수 순환 상태가 정상인 경우에는 모터의 회전 속도가 일정하나, 비정상인 경우 즉, 냉각수가 부족한 상태이거나 냉각수가 누출되는 경우, 배관이 막힌 경우에는 부하가 변동되어 모터 회전 속도가 오실레이션하게 된다.
구체적으로, 모터의 출력 또는 토크가 시간에 따라 일정하며, 냉각수 순환 상태가 비정상인 경우 중에서 냉각수가 소량 부족한 경우에는 냉각수 배관 내에 형성된 기포로 인하여 냉각수 펌프(모터) 부하가 감소하므로, 정상 상태인 경우보다 평균적인 회전 속도가 증가하고, 기포가 펌프로 유입되는 경우에는 급격한 부하 변동으로 인하여 회전 속도가 오실레이션 하게 될 수 있다.
또한, 냉각수의 누출로 인하여 냉각수가 과량 부족한 경우에는 펌프로 기포가 연속적으로 유입되어 회전 속도가 계속적으로 오실레이션하거나, 물을 배출하지 못함으로 인하여 정상 상태의 회전 속도보다 훨씬 빠르게 회전하게 될 수 있다.
냉각수 배관에 이물질이 순환하는 경우에는 기포가 유입되는 경우와 유사하게 냉각수 펌프 부하가 변동하여 회전 속도 오실레이션이 발생할 수 있다. 또한 냉각수 배관이 이물질 또는 물리적인 손상으로 인하여 막힌 경우에는 부하가 급격히 감소하여 냉각수 펌프의 회전 속도가 정상 상태일 때보다 크게 증가할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법에서 냉각수 순환 상태에 따른 냉각수 모터 출력 또는 토크의 평균값을 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 도 3은 차량에서 냉각수 유량이 정상인 경우와 냉각수 유량이 부족한 경우 모터의 출력 또는 토크를 비교한 데이터를 도시한다. 다만, 냉각수 유량이 부족한 경우, 모터의 출력 또는 토크는 오실레이션 하게되는데 도 3에는 모터 출력 또는 토크의 평균값을 도시하고 있다. 냉각수 유량이 부족할수록 모터 출력의 평균값이 감소하고, 그 편차 또한 심하게 발생한다.
모터 출력 또는 토크를 구하는 방법으로는 DC 단 전류 및 전압을 측정하는 방법과 3상 전류, 전압을 측정하는 방법과 토크 센서를 이용하여 측정하는 방법 및 3상 전류 측정 이후에 속도 및 입력 전압 변화에 따른 기설정된 토크 맵을 활용하는 방법등이 있다. 전류 지령은 모터 토크와 비례관계에 있으며, 따라서 전류 지령이나 전류 센서를 통해 확인한 3상 전류 측정값(3상 전류의 벡터합)을 바탕으로 토크를 계산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법을 도시한 순서도이다.
먼저 냉각수 펌프 즉, 냉각수 모터를 고정 전류로 운전시킨다(S401). 냉각수 모터가 고정 전류에 의해 운전되는 동안 냉각수 모터의 기설정된 시간(T1) 동안의 평균 회전 속도(Rpm_mean) 또는 회전 속도 편차(Delta_Rpm)를 연산한다(S403). 일정 시간(Time 1 + ΔT)이 경과한 이후(S405), 기설정된 시간(T1)보다 긴 소정의 시간(Time 1)이 경과하였는지를 판단한다(S407). 이는 기설정된 시간(T1) 동안의 평균 회전 속도 및 속도 편차를 정상적으로 계산한 이후에 냉각수 상태를 판단하기 위함이다.
기설정된 시간(T1)이 경과하였음이 확인되면, 기설정된 기준 회전 속도와 비교하여 모터 회전 속도가 정상인지 여부를 판단한다(S411). 기설정된 기준 회전 속도는 고정 전류로 운전시에 모터의 회전 속도로 기설정될 수 있으며, 고정 전류에서의 정상 상태 냉각수 펌프의 회전 속도(Rpm_Normal)로 연산될 수 있다(S409).
연산된 평균 회전 속도(Rpm_mean)와 고정 전류에서의 정상 상태 회전 속도(Rpm_Normal) 간의 오차에 기반하여, 혹은 기설정된 시간(T1) 동안의 회전 속도 편차(Delta_Rpm)와 기설정된 기준 편차(ε)와의 크기 차이에 기반하여 냉각수 모터의 회전 속도가 정상인지 여부를 판단한다.
구체적으로, 냉각수의 정상 순환 여부를 판단할 때, 연산된 평균 회전 속도(Rpm_mean)와 고정 전류에서의 정상 상태 회전 속도(Rpm_Normal) 간의 오차가 기설정된 오차 기준값(β)보다 더 크거나, 기설정된 시간(T1) 동안의 회전 속도 편차(Delta_Rpm)가 기설정된 기준 편차(ε)보다 더 큰 상태가 기설정된 시간(T2) 동안 지속된다면(S413, S415), 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단할 수 있다.
기설정된 시간(T1, T2)이 경과하지 않은 경우 혹은 연산된 평균 회전 속도(Rpm_mean)와 고정 전류에서의 정상 상태 회전 속도(Rpm_Normal) 간의 오차가 기설정된 오차 기준값(β)보다 작거나, 기설정된 시간(T1) 동안의 회전 속도 편차(Delta_Rpm)가 기설정된 기준 편차(ε)보다 더 작은 경우에는 다시 로직의 시작단계로 진입한다. 이후 냉각수 모터를 고정 전류로 운전시키는 단계(S401)를 반복 수행한다.
기설정된 시간(T1) 동안의 회전 속도 편차(Delta_Rpm) 연산시, 기설정된 시간 동안의 회전 속도의 분산, 표준 편차, 절대 오차의 평균 등의 방식을 이용할 수 있다. 또한, 평균 회전 속도와 회전 속도 편차를 모두 이용하거나 어느 하나만을 이용하여 냉각수의 정상 순환 여부를 판단할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 상태 판단 방법을 도시한 순서도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 먼저 속도 지령의 변화 여부를 확인한다(S501, S601, S701). 속도 지령은 모터의 회전 속도에 대한 제어 명령값이며, 속도 지령의 변화를 확인하는 목적은 속도 지령이 변경될 경우, 속도를 높이거나 낮추기 위해 전류 지령값이 변화하기 때문이다. 전류 지령값의 판정 정확도를 높이기 위해 회전 속도를 일정하게 유지한 이후에 냉각수 상태 판정 로직을 진행한다.
회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 기설정된 시간 동안 냉각수 모터로의 전류 지령값과 일정하게 유지된 회전 속도에 대응하는 전류 지령값을 이용하여 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하게 된다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 모터의 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 기설정된 시간(T1) 동안 냉각수 모터로의 전류 지령값(Iqcmd)의 평균값((Iqmd)mean)을 연산한다(S505). 기설정된 시간(T1) 동안의 전류 지령값의 평균값이 정상적으로 연산되었는지를 제1 경과 시간 이후 소정 시간(ΔT)이 지난 뒤에 제1 경과시간(Time 1)과 기설정된 시간(T1)의 비교를 통해 확인한다(S507, S509). 기설정된 시간이 제1 경과시간 미만이면, 다시 모터의 회전 속도를 일정하게 제어한다(S501).
한편, 모터의 회전 속도가 일정하게 유지되지 않는다면, 제1 경과 시간을 리셋하여(S503), 다시 회전 속도를 일정하게 유지시킨다(S501).
회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 유지된 회전 속도에 대응하는 전류 지령값(Iqnormal)을 계산한다(S511). 회전 속도에 대응하는 전류 지령값(Iqnormal)은 회전 속도에 따른 전류 지령맵을 통해 얻을 수 있다. 회전 속도에 대응하는 전류 지령값(Iqnormal)은 현재 냉각수 펌프 회전 속도에서 정상 상태일 때의 전류 지령값이다. 전류 지령맵은 냉각수 펌프가 정상적으로 순환할 때 시험 데이터 혹은 계산 결과를 통해 확보된 회전 속도에 대응하여 정상 전류 지령값이 맵핑된 맵일 수 있다.
연산된 평균값과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값 사이의 오차가 기설정된 오차 기준치(β) 이상(S515)인 상태가 기설정된 시간(T2) 동안 유지(S517, S519)되는 경우 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단할 수 있다. 한편, 연산된 평균값과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값 사이의 오차가 기설정된 오차 기준치(β) 미만인 경우에 기설정된 시간(T2)를 리셋하고 다시 새로운 회전 속도로 일정하게 유지하는 과정을 반복한다.
한편, 전류 지령값(Iqcmd)을 현재 회전 속도에서의 정상 전류값(Iqnormal)로 나누어 정규화된 전류 지령값((Iqcmd)Nom)을 사용할 경우, 속도 지령값이 연속적으로 변경되어 회전 속도가 변경되는 구간에서도 냉각수 정상 순환 판정이 가능하다.
도 6을 참조하면, 모터의 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 기설정된 시간(T1) 동안의 전류 지령값(Iqcmd)의 편차((Iqcmd)sd) 또는 분산값을 연산할 수 있다(S605). 기설정된 시간(T1) 동안의 편차((Iqcmd)sd) 또는 분산값이 정확하게 얻어진 것인지 여부를 판단하고(S607, S609), 연산된 편차((Iqcmd)sd) 또는 분산값과 기설정된 기준값(ε)을 비교하여(S611), 연산된 편차((Iqcmd)sd) 또는 분산값이 기설정된 기준값(ε)을 초과하여 기설정된 시간(T2) 동안 지속되는 경우(S615, S617), 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단할 수 있다. 도 5에 상술한 부분은 생략하기로 한다. 도 5에 도시된 방법과 상이한 부분은 평균값을 대신하여 표준 편차를 연산하는 점이다.
도 7을 참조하면, 모터의 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 일정하게 유지된 회전 속도에서의 정상 상태 전류 지령값(Iqnormal)을 연산한다(S705). 기설정된 시간 동안(T1) 냉각수 모터로의 전류 지령값(Iqcmd)과 정상 상태 전류 지령값(Iqnormal)과의 오차의 절대값을 적분한다(S707). 기설정된 시간(T1) 동안의 적분값이 정확하게 얻어진 것인지 여부를 판단하고(S709, S711), 오차의 절대값의 기설정된 시간(T1) 동안의 적분값과 기설정된 기준값(k)을 비교하여(S713) 상기 적분값이 기설정된 기준값(k)을 초과하여 기설정된 시간(T2) 동안 지속되는 경우(S717, S719), 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단할 수 있다.
한편, 전류 지령값(Iqcmd)을 현재 회전 속도에서의 정상 전류값(Iqnormal)로 나누어 정규화된 전류 지령값((Iqcmd)Nom)을 사용할 경우, 속도 지령값이 연속적으로 변경되어 회전 속도가 변경되는 구간에서도 냉각수 정상 순환 판정이 가능하다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 상태 판정 방법을 도시한 순서도이다.
도 8 내지 도 10의 S801 내지 S811, S901 내지 S909 및 S1001 내지 S1011은 각각 도 5의 S501 내지 S511, 도 6의 S601 내지 S609 및 도 7의 S701 내지 S711과 동일하므로, 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 연산된 평균값((Iqcmd)mean)과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값(Iqnormal) 사이의 오차의 절대값과 기설정된 오차 기준치(β)의 크기를 비교하여(S813), 연산된 평균값((Iqcmd)mean)과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값(Iqnormal) 사이의 오차의 절대값이 기설정된 오차 기준치(β)를 초과하는 경우, 테스트 모드 상태(Test flag = TRUE)인지 여부를 판단한다(S815). 반면에, 연산된 평균값((Iqcmd)mean)과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값(Iqnormal) 사이의 오차의 절대값이 기설정된 오차 기준치(β) 이하인 경우, 테스트 모드로 전환하지 않고(S817, Test flag = FALSE) 다시 일정한 속도 지령을 유지한다(S801).
판단 단계(S815)에서 현재 테스트 모드 상태가 아니라고 판단된 경우, 테스트 모드를 설정하여(Test flag = TRUE), 냉각수 펌프의 모터를 최대 회전 속도로 구동시킨다(S823). 이는 냉각수 펌프의 모터가 최대 회전 속도로 구동시에 전류의 오차를 더 정확하게 판단할 수 있기 때문이다. 즉, 최대 회전 속도에서 냉각수 순환에 이상이 발생할 경우 출력 오차가 가장 크게 나타나기 때문이며, 실험적으로 냉각수 순환의 이상을 가장 용이하게 판단할 수 있는 속도로 설정할 수도 있다. 또한 최대 회전 속도 구동 이외에도 최대 회전 속도 및 최저 회전 속도의 반복 구동, 램프 가감속, 스텝 가감속 구동등을 이용하여 전류 오차를 판단할 수 있다.
테스트 모드가 설정되어, 냉각수 펌프의 모터가 일정한 최대 회전 속도로 구동 중일 때, 다시 기설정된 시간(T1) 동안 냉각수 모터로의 전류 지령값(Iqcmd)의 평균값((Iqmd)mean)을 연산한다(S805). 기설정된 시간(T1) 동안의 전류 지령값의 평균값이 정상적으로 연산되었는지를 제1 경과 시간 이후 소정 시간(ΔT)이 지난 뒤에 제1 경과시간(Time 1)과 기설정된 시간(T1)의 비교를 통해 확인한다(S807, S809). 기설정된 시간이 제1 경과시간 미만이면, 다시 모터의 회전 속도를 일정하게 제어한다(S801). 한편, 모터의 회전 속도가 일정하게 유지되지 않는다면, 제1 경과 시간을 리셋하여(S803), 다시 회전 속도를 일정하게 유지시킨다(S801).
이후, 최대 회전 속도에 대응하는 전류 지령값(Iqnormal)을 계산한다(S811). 회전 속도에 대응하는 전류 지령값(Iqnormal)은 회전 속도에 따른 전류 지령맵을 통해 얻을 수 있다. 회전 속도에 대응하는 전류 지령값(Iqnormal)은 현재 냉각수 펌프 회전 속도에서 정상 상태일 때의 전류 지령값이다. 전류 지령맵은 냉각수 펌프가 정상적으로 순환할 때 시험 데이터 혹은 계산 결과를 통해 확보된 회전 속도에 대응하여 정상 전류 지령값이 맵핑된 맵일 수 있다.
다시 연산된 평균값((Iqcmd)mean)과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값(Iqnormal) 사이의 오차의 절대값과 기설정된 오차 기준치(β)의 크기를 비교하여(S813), 연산된 평균값((Iqcmd)mean)과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값(Iqnormal) 사이의 오차의 절대값이 기설정된 오차 기준치(β)를 초과하는 경우, 테스트 모드 상태(Test flag = TRUE)인지 여부를 판단한다(S815). 이전에 S823 단계에서 테스트 모드가 설정되었으므로, 연산된 평균값((Iqcmd)mean)과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값(Iqnormal) 사이의 오차의 절대값이 기설정된 오차 기준치(β)를 초과하는 것이 기설정된 시간(T2) 이상으로 유지되는지 여부를 판단하여 연산된 평균값과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값 사이의 오차가 기설정된 오차 기준치(β)를 초과하는 상태가 기설정된 시간(T2) 동안 유지(S819, S821)되는 경우 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단할 수 있다.
도 9를 참조하면, 도 9에 도시된 방법은 도 8에 도시된 방법과 비교하여, 기설정된 시간(T1) 동안에 전류 지령값의 평균값을 연산하는 대신 표준 편차를 연산하는 차이가 있다. 따라서 연산된 평균값((Iqcmd)mean)과 회전 속도에 대응하는 정상 전류 지령값(Iqnormal) 사이의 오차의 절대값이 기설정된 오차 기준치(β)를 초과하는지 여부가 아니라, 연산된 표준 편차((Iqcmd)sd)가 기설정된 편차값(ε)을 초과하는지 여부에 따라 테스트 모드로의 진입 여부가 결정되는 차이가 있다.
연산된 표준 편차가 기설정된 편차값(ε)을 초과하는 경우, 테스트 모드 상태(Test flag = TRUE)인지 여부를 판단한다(S915). 반면에, 연산된 표준 편차가 기설정된 편차값(ε) 이하인 경우, 테스트 모드로 전환하지 않고(S917, Test flag = FALSE) 다시 일정한 속도 지령을 유지한다(S901).
판단 단계(S915)에서 현재 테스트 모드 상태가 아니라고 판단된 경우, 테스트 모드를 설정하여(Test flag = TRUE), 냉각수 펌프의 모터를 최대 회전 속도로 구동시킨다(S923). 이는 냉각수 펌프의 모터가 최대 회전 속도로 구동시에 전류의 오차를 더 정확하게 판단할 수 있기 때문이다. 즉, 최대 회전 속도에서 냉각수 순환에 이상이 발생할 경우 출력 오차가 가장 크게 나타나기 때문이며, 실험적으로 냉각수 순환의 이상을 가장 용이하게 판단할 수 있는 속도로 설정할 수도 있다. 또한 최대 회전 속도 구동 이외에도 최대 회전 속도 및 최저 회전 속도의 반복 구동, 램프 가감속, 스텝 가감속 구동등을 이용하여 전류 오차를 판단할 수 있다.
테스트 모드가 설정되어, 냉각수 펌프의 모터가 일정한 최대 회전 속도로 구동 중일 때, 다시 기설정된 시간(T1) 동안 냉각수 모터로의 전류 지령값(Iqcmd)의 표준 편차((Iqcmd)sd)를 연산한다(S905). 기설정된 시간(T1) 동안의 전류 지령값의 표준 편차((Iqcmd)sd)가 정상적으로 연산되었는지를 제1 경과 시간 이후 소정 시간(ΔT)이 지난 뒤에 제1 경과시간(Time 1)과 기설정된 시간(T1)의 비교를 통해 확인한다(S907, S909). 기설정된 시간이 제1 경과시간 미만이면, 다시 모터의 회전 속도를 일정하게 제어한다(S901). 한편, 모터의 회전 속도가 일정하게 유지되지 않는다면, 제1 경과 시간을 리셋하여(S903), 다시 회전 속도를 일정하게 유지시킨다(S901).
이후, 다시 연산된 표준 편차가 기설정된 편차값(ε)을 비교하여(S911), 연산된 표준 편차가 기설정된 편차값(ε)을 초과하는 경우, 테스트 모드 상태(Test flag = TRUE)인지 여부를 판단한다(S913). 이전에 S921 단계에서 테스트 모드가 설정되었으므로, 연산된 표준 편차가 기설정된 편차값(ε)을 초과하는 것이 기설정된 시간(T2) 동안 유지(S917, S919)되는 경우 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단할 수 있다.
오차의 절대값의 기설정된 시간(T1) 동안의 적분값과 기설정된 기준값(k)을 비교하여(S713) 상기 적분값이 기설정된 기준값(k)을 초과
도 10을 참조하면, 기설정된 시간 동안(T1) 냉각수 모터로의 전류 지령값(Iqcmd)과 정상 상태 전류 지령값(Iqnormal)과의 오차의 절대값을 적분하여, 이 적분값과 기설정된 기준값(k)의 크기를 비교한다(S1013). 오차의 절대값의 기설정된 시간(T1) 동안의 적분값이 기설정된 기준값(k)을 초과하는 경우, 테스트 모드 상태(Test flag = TRUE)인지 여부를 판단한다(S1015). 반면에, 오차의 절대값의 기설정된 시간(T1) 동안의 적분값이 기설정된 기준값(k) 이하인 경우, 테스트 모드로 전환하지 않고(S1017, Test flag = FALSE) 다시 일정한 속도 지령을 유지한다(S1001).
판단 단계(S1015)에서 현재 테스트 모드 상태가 아니라고 판단된 경우, 테스트 모드를 설정하여(Test flag = TRUE), 냉각수 펌프의 모터를 최대 회전 속도로 구동시킨다(S1023). 이는 냉각수 펌프의 모터가 최대 회전 속도로 구동시에 전류의 오차를 더 정확하게 판단할 수 있기 때문이다. 즉, 최대 회전 속도에서 냉각수 순환에 이상이 발생할 경우 출력 오차가 가장 크게 나타나기 때문이며, 실험적으로 냉각수 순환의 이상을 가장 용이하게 판단할 수 있는 속도로 설정할 수도 있다. 또한 최대 회전 속도 구동 이외에도 최대 회전 속도 및 최저 회전 속도의 반복 구동, 램프 가감속, 스텝 가감속 구동등을 이용하여 전류 오차를 판단할 수 있다.
테스트 모드가 설정되어, 냉각수 펌프의 모터가 일정한 최대 회전 속도로 구동 중일 때, 다시 최대 회전 속도에서의 정상 상태 전류 지령값(Iqnormal)을 연산(S1005). 기설정된 시간 동안(T1) 냉각수 모터로의 전류 지령값(Iqcmd)과 정상 상태 전류 지령값(Iqnormal)과의 오차의 절대값을 적분한다(S1007). 기설정된 시간(T1) 동안의 적분값이 정상적으로 연산되었는지를 제1 경과 시간 이후 소정 시간(ΔT)이 지난 뒤에 제1 경과시간(Time 1)과 기설정된 시간(T1)의 비교를 통해 확인한다(S1009, S1011). 기설정된 시간이 제1 경과시간 미만이면, 다시 모터의 회전 속도를 일정하게 제어한다(S1001). 한편, 모터의 최대 회전 속도가 일정하게 유지되지 않는다면, 제1 경과 시간을 리셋하여(S803), 다시 최대 회전 속도로 일정하게 유지시킨다(S801).
다시 기설정된 시간 동안(T1) 냉각수 모터로의 전류 지령값(Iqcmd)과 정상 상태 전류 지령값(Iqnormal)과의 오차의 절대값을 적분하여, 이 적분값과 기설정된 기준값(k)의 크기를 비교한다(S1013). 오차의 절대값의 기설정된 시간(T1) 동안의 적분값이 기설정된 기준값(k)을 초과하는 경우, 테스트 모드 상태(Test flag = TRUE)인지 여부를 판단한다(S1015). 이전에 S1023 단계에서 테스트 모드가 설정되었으므로, 적분값이 기설정된 기준값(k)을 초과하는 것이 기설정된 시간(T2) 이상으로 유지(S1019, S1021)되는 경우 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 냉각수를 순환시키기 위한 펌프의 구동 모터를 고정 전류, 고정 토크 또는 고정 출력으로 운전시키는 단계;
    상기 운전 중 상기 모터의 기설정된 시간 동안의 평균 회전 속도를 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 평균 회전 속도와 기설정된 기준 회전 속도 사이의 오차에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 평균 회전 속도를 연산하는 단계는 상기 기설정된 시간 동안의 회전 속도의 편차를 연산하는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는,
    상기 연산된 회전속도의 편차와 기설정된 기준 편차와의 크기만을 비교하거나, 상기 연산된 평균 회전 속도와 기설정된 기준 회전 속도 사이의 오차 및 상기 연산된 회전속도의 편차와 기설정된 기준 편차와의 크기를 비교하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 기준 회전 속도는 상기 고정 전류, 고정 토크 또는 고정 출력에 대응하는 정상 상태의 모터 회전 속도인 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  5. 냉각수를 순환시키기 위한 펌프에 구비된 구동 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하는 단계; 및
    상기 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 상기 구동 모터의 출력 또는 토크값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 기준 출력 또는 토크값을 이용하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 모터의 기준 출력 또는 토크값과 상기 회전 속도로 회전시 출력 또는 토크값은 각각 상기 모터로의 전류 지령값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 전류 지령값을 이용하여 확인하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는,
    상기 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 기설정된 시간 동안 상기 모터로의 전류 지령값의 평균값을 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 평균값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 전류 지령값 사이의 오차에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연산된 평균값을 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 전류 지령값으로 나누어 정규화하는 단계를 더 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 오차가 기설정된 오차 기준치를 초과하는 상태가 기설정된 시간동안 유지되는 경우 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 오차가 기설정된 오차 기준치를 초과하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 더 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 테스트 모드에서 최대 회전 속도에서의 상기 연산된 평균값과 최대 회전 속도로 회전시의 전류 지령값 사이의 오차가 기설정된 오차 기준치를 초과하는 상태가 기설정된 시간 동안 유지되는 경우 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  12. 제9항, 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오차 기준치는 상기 모터의 회전 속도에 따라 가변하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 테스트 모드가 인에이블될 경우, 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 회전 속도에 대응되는 전류 지령값은, 상기 회전 속도에 따라 기설정된 전류 지령맵을 통해 얻는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는,
    기설정된 시간 동안의 전류 지령값의 편차 또는 분산값을 연산하고, 상기 연산된 편차 또는 분산값과 기설정된 기준값과의 비교 결과에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 연산된 편차 또는 분산값이 기설정된 기준값을 초과하여 기설정된 시간동안 지속되는 경우, 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 연산된 편차 또는 분산값이 기설정된 기준값을 초과하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 더 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 테스트 모드가 인에이블될 경우, 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계는,
    상기 회전 속도에 대응되는 전류 지령값과 상기 모터로의 전류 지령값의 오차를 적분하고, 상기 적분값과 기설정된 기준값과의 비교 결과에 기반하여 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 모터로의 전류 지령값을 상기 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 전류 지령값으로 나누어 정규화하는 단계를 더 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 적분값이 기설정된 기준값을 초과하여 기설정된 시간동안 지속되는 경우, 상기 냉각수가 비정상 순환 상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 적분값이 기설정된 기준값을 초과하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 더 포함하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 테스트 모드가 인에이블될 경우, 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  24. 냉각수를 순환시키기 위한 펌프의 구동 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하는 단계; 및
    상기 회전 속도가 일정하게 유지된 이후, 상기 모터의 출력 또는 토크값과 상기 유지된 회전 속도에 대응되는 정상 상태일 때의 기준 출력 또는 토크값 사이에 오차가 발생하는 경우, 테스트 모드를 인에이블시키는 단계를 포함하고,
    상기 테스트 모드에서 상기 모터를 최대 회전 속도로 유지한 상태에서 상기 냉각수의 정상 순환 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    냉각수 상태 판단 방법.
  25. 삭제
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