KR100357555B1 - 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법 - Google Patents

전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법 Download PDF

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Abstract

하이브리드 전기 자동차에 적용되는 배기 재순환 밸브 및 스로틀 밸브를 이용하여 회생 제동시 촉매의 온도 저하를 지연시켜 엔진이 재시동 됨을 방지할 목적으로;
주행중 검출되는 가속페달 동작 상태, 브레이크 동작 상태 및 촉매 온도를 입력받아 판독하고, 회생 제동 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 회생 제동 조건을 만족하면, 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 이상이라 판단되면, 소정의 연료 분사 금지 제어 및 점화 방전 금지 제어 신호를 출력하고, 배기 재순환 밸브 열림 및 스로틀 밸브 닫힘 제어 신호를 출력한 후, 촉매 온도를 재 검출하는 단계와; 상기 단계에서 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이하인가를 판단하여, 상기 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이하인 경우, 소정의 연료 분사 및 점화 불꽃 방전 제어 신호를 출력하는 단계와; 상기 단계에서 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이상이면, 배기 재순환 밸브 열림 및 스로틀 밸브 닫힘 제어 신호를 출력하는 단계를 수행함으로써, 연비 개선 효과를 극대화시킬 수 있다.

Description

전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법{BATTERY CHARGE DEVICE AND METHOD FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 전기 자동차에 적용되는 배기 재순환 장치(이하, EGR이라 칭함) 및 전자 스로틀 밸브 제어장치(이하, ETC라 칭함)을 이용하여 회생 제동시 촉매의 온도 저하는 방지하기 위한 전기 자동차의 냉각 지연 방법에 관한 것이다.
예컨데, 전기 자동차는 추진 방식에 따라 순전기 자동차와 하이브리드 전기 자동차로 나뉘어진다.
순전기 자동차는 배터리에 저장된 에너지만으로 동력을 얻어 주행하는 자동차이며, 하이브리드 전기 자동차는 내연기관 등 다른 동력원과 더불어 추진 동력을얻는 자동차이다.
상기 하이브리드 전기 자동차는 다시 시리즈 하이브리드 방식과 패러렐 하이브리드 방식으로 나뉘어진다.
시리즈 방식은 엔진에서 발전기를 구동해 전기적으로 에너지를 만들고 그 힘으로 모터가 바퀴를 구동시키는 방식으로 엔진 발전기의 충전 역할만을 담당한다.
패러렐 방식은 엔진만으로 독자적으로 바퀴를 구동시킬 수 있는 방식이다.
즉, 엔진과 모터가 상황에 따라 바꾸어 가며 바퀴를 굴리는 방식을 말한다.
상기 패러렐 방식은 시리즈 방식처럼 엔진 동력이 배터리를 충전시키면서 주행하는 것이 가능하다.
따라서, 상기 전기 자동차의 구성을 살펴보면 크게 모터(전동기), 제어장치(BMS : BATTERY MANAGEMENT SYSTEM), 인버터, 충전기, DC/DC 컨버터, 배터리 등으로 나누어 구성되어 있다.
상기 구성을 갖는 하이브리드 전기 자동차는 내리막길 주행 또는 제동시 운전자가 가속페달에서 발을 떼어 브레이크를 밟는 경우, 모터는 발전기 역할을 하여 배터리를 충전시킴으로써, 회생 제동을 수행한다.
그러나, 상기한 종래의 경우, 엔진도 연료 공급 및 점화가 차단된 상태에서 모터링(Motoring)을 하게되므로, 엔진으로 흡입된 신기(新氣 ; 새로운 공기)가 피스톤에 의한 압축 팽창을 거쳐 배기계로 배출되므로, 촉매의 활성화 온도보다 낮은 저온의 가스 유동에 의해 상기 촉매가 냉각되는 문제점을 내포하고 있다.여기서, 촉매라 함은 자신은 변하지 않고 적당한 조건(온도, 산소공급)하에서 반응물질(Pt, Rh, Pd)이 산화 및 환원 반응을 일으키도록 돕는 일종의 반응 촉진제를 말한다.촉매는 배기가스 중에 포함되어 있는 유해물질 즉, 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 및 질소산화물(NOx)을 산화 및 환원 작용에 의해 해가 없는 이산화 탄소((CO2), 물(H2O), 및 질소(N2), 산소(O2)로 전환시킨다.촉매의 형태는 일반적으로 격자형 삼원 촉매를 사용하며, 배기 매니폴드와 소음기 사이에 장착되는 촉매 변환기에 내장된다.촉매의 정화율은 촉매 변환기 입구의 배기가스 온도에 관계되나 이론 혼합비 부근에서 가장 정화율이 높고 320도 이상의 고온에서 높은 정화율을 나타낸다.
또한, 상기의 촉매 온도를 유지하기 위해 다시 엔진이 시동되어야 하므로 연비 개선 효과가 저하되는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하이브리드 전기 자동차에 적용되는 배기 재순환 밸브 및 스로틀 밸브를 이용하여 회생 제동시 촉매의 온도 저하를 지연시켜 엔진이 재시동 됨을 방지할 수 있는 전기 자동차의 배터리 충전 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 적용되는 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 장치 구성 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법 동작 순서도이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 주행중 검출되는 가속페달 동작 상태, 브레이크 동작 상태 및 촉매 온도를 입력받아 판독하고, 회생 제동 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 회생 제동 조건을 만족하면, 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 이상이라 판단되면, 소정의 연료 분사 금지 제어 및 점화 방전 금지 제어 신호를 출력하고, 배기 재순환 밸브 열림 및 스로틀 밸브 닫힘 제어 신호를 출력한 후, 촉매 온도를 재 검출하는 단계와; 상기 단계에서 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이하인가를 판단하여, 상기 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이하인 경우, 소정의 연료 분사 및 점화 불꽃 방전 제어 신호를 출력하는 단계와; 상기 단계에서 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이상이면, 배기 재순환 밸브 열림 및 스로틀 밸브 닫힘 제어 신호를 출력하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 장치 구성 블록도로서, 가속페달 동작 상태(11), 브레이크 동작 상태(12) 및 촉매 온도(13)를 검출하는 차량 주행 상태 검출 수단(10)과; 상기 차량 주행 상태 검출 수단(10)에서 검출되어 인가되는 신호를 입력받아 판독하여 회생 제동 조건을 만족하면, 촉매 온도가 소정의 설정 기준값 이상인가를 판단하여, 상기 촉매 온도가 소정의 설정 기준값 이상이라 판단되면, 연료 공급 차단 및 점화 금지 제어 신호를 차단하고, 배기 재순환 밸브 및 스로틀 밸브 제어 신호를 출력한 후, 촉매 온도를 재 검출하고, 상기 재 검출된 촉매 온도가 소정의 설정 기준값 이하인가를 판단하여, 상기 재 검출된 촉매 온도가 소정의 설정 기준값 이하라고 판단되면, 연료 공급 및 점화 제어 신호를 출력하며, 상기 재 검출된 촉매 온도가 소정의 설정 기준값 이상이라고 판단되면, EGR 밸브 및 ETC 밸브 제어 신호를 출력하는 단계를 수행하는 제어 수단(20)과; 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 제어 신호에 의해 구동되는 배기 재순환 밸브(EGR) 구동 액츄에이터(30)와; 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 제어 신호에 의해 구동되는 스로틀 밸브(ETC) 구동 액츄에이터(40)와; 제어 수단(20)에서 출력되는 제어 신호에 의해 연료 분사량을 조절하는 인젝터(50)와; 제어 수단(20)에서 출력되는 제어 신호에 의해 제어되어 엔진에 분사된 연료를 연소시키는 점화 수단(60)으로 이루어져 있다.
상기한 구성으로 이루어진 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법을 첨부한 도 2를 참조하여 설명한다.
운전자의 조작 상태에 따라 엔진의 주행 상태가 가변되는 전기 자동차에서, 기설정된 프로그램에 의해 제어하는 제어 수단(20)은 차량 주행 상태 감지 수단(10)으로 소정의 제어 신호를 출력한다(S100).
차량 주행 상태 검출 수단(10)은 가속페달 동작 상태 검출부(11), 브레이크 동작 상태 검출부(12) 및 촉매 온도 검출부(13)로부터 가속페달 동작 상태, 브레이크 동작 상태 및 촉매 온도 검출하여 상기 제어 수단(20)으로 전송한다.
이에, 제어 수단(20)은 상기 차량 주행 상태 검출 수단(10)에서 검출되어 입력되는 가속페달 동작 상태, 브레이크 동작 상태 및 촉매 온도 판독하여, 회생 제동 조건을 만족하는가를 비교 판단한다(S110).
상기에서 회생 제동 조건은 가속페달 동작 상태 오프 또는 브레이크 페달 동작 상태 온인 조건을 만족해야 한다.
따라서, 상기에서 회생 제동 조건을 만족하는 경우, 제어 수단(20)은 촉매 온도가 최소 활성화 온도(LOT)+100℃ 보다 큰가를 비교 판단한다(S120).
상기에서 촉매 온도가 최소 활성화 온도(LOT)+100℃ 보다 높을 경우, 제어 수단(20)은 소정의 연료 분사 제어 신호를 인젝터(50)에 출력하고, 점화 방전을 차단하기 위한 소정의 제어 신호를 점화 수단(60)으로 출력하며 모니터링 (Monitering) 한다(S130).
하지만, 상기 촉매 온도가 최소 활성화 온도(LOT)+100℃ 보다 낮을 경우, 제어 수단(20)은 운전 조건에는 변화를 일으키지 않고 촉매 온도가 상승할 때까지 회생 제동 조건 만족 여부를 판단하여 대기한다.
상기에서 연료 분사 및 점화 차단 신호가 출력된 후, 제어 수단(20)은 스로틀 밸브(ETC)를 닫고(CLOSE), 배기 재순환 밸브(EGR)를 최대한으로 열기(OPEN) 위한 소정의 제어 신호를 배기 재순환 밸브(30)와 스로틀 밸브(40)에 출력한다 (S140).
배기 재순환 밸브(30)는 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 소정의 제어 신호에 의해 제어되어 최대한으로 오픈되고, 스로틀 밸브(40)는 상기 제어 수단(40)에서 출력되는 소정의 제어 신호에 의해 제어되어 닫혀져 배기관으로 배출되는 가스의 온도를 높임과 동시에 흡기계의 압력을 높여 모터링(Motoring)시의 손실을 줄여 많은 에너지가 회생 제동을 통해 회수될 수 있도록 한다.일반적으로, 배기 재순환 밸브(30)의 개도를 최대로 하여 배기관으로 배출되는 가스를 흡기계로 되돌려 압축 및 팽창행정을 다시 하게 되면 배기로 배출되는 가스의 온도는 높게된다.
이어서, 제어 수단(20)은 촉매 온도(13)를 재 검출하여 판독한 후(S150), 상기 재 검출된 촉매 온도가 최소 활성화 온도(LOT)+50℃ 보다 낮거나 같으면, 제어 수단(20)은 촉매 온도가 활성화 온도에 접근한 것으로 판단하여, 엔진을 재 시동시켜 촉매의 정화 효율이 저하되는 것을 방지하기 위해 소정의 연료 분사 제어 신호를 인젝터(50)에 출력하고, 소정의 점화 제어 신호를 점화 수단(60)으로 출력한다(S170).
하지만, 재 검출된 촉매 온도가 최소 활성화 온도(LOT)+50℃ 보다 높으면, 제어 수단(20)은 촉매 온도가 활성화 온도에 접근하지 못한 것으로 판단하여 스로틀 밸브(ETC)를 닫고(CLOSE), 배기 재순환 밸브(EGR)를 최대한으로 열기(OPEN) 위한 소정의 제어 신호를 출력하는 단계(S140)를 수행한다.
인젝터(50)는 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 소정의 연료 분사 제어 신호에 제어되어 엔진으로 연료를 분사하고, 점화 수단(60)은 상기 제어 수단(60)에서 출력되는 소정의 점호 제어 신호에 제어되어 점화 불꽃 방전을 수행하여 엔진을 재시동 시킨다.
이로써, 회생 제동시 촉매 온도 저하를 방지하여 연비 개선 효과를 극대화시킬 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법은, 하이브리드 전기 자동차에 적용되는 배기 재순환 밸브 및 스로틀 밸브를 이용하여 회생 제동시 촉매의 온도 저하를 지연시켜 엔진이 재시동 됨을 방지하여, 연비 개선 효과를 극대화시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 주행중 검출되는 가속페달 동작 상태, 브레이크 동작 상태 및 촉매 온도 입력받아 판독하고, 회생 제동 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 회생 제동 조건을 만족하면, 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 이상이라 판단되면, 소정의 연료 분사 금지 제어 및 점화 방전 금지 제어 신호를 출력하고, 배기 재순환 밸브 열림 및 스로틀 밸브 닫힘 제어 신호를 출력한 후, 촉매 온도 재 검출하는 단계와; 상기 단계에서 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이하인가를 판단하여, 상기 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이하인 경우, 소정의 연료 분사 및 점화 불꽃 방전 제어 신호를 출력하는 단계와; 상기 단계에서 재 검출된 촉매 온도가 소정의 제2 설정 기준값 이상이면, 배기 재순환 밸브 열림 및 스로틀 밸브 닫힘 제어 신호를 출력하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회생 제동 조건은 가속페달 동작 상태 오프 또는 브레이크 페달 동작 상태 온인 조건을 만족해야 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 회생 제동 조건을 만족하지 않으면, 촉매 냉각 지연제어를 종료하고 메인 루틴으로 리턴하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 소정의 제1 설정 기준값은 최소 활성화 온도 + 100℃인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 보다 낮으면, 촉매 온도가 소정의 제1 설정 기준값 이상 일 때까지 회생 제동 조건 만족 여부 판단 단계를 수행하는 하이브리드 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 소정의 제2 설정 기준값은 최소 활성화 온도 + 50℃인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 촉매 냉각 지연 방법.
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