KR100494949B1 - 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 차량 크랭킹 개시되도록 제어하여 시동 단계로 진입하도록 하는 단계와, (b) 상기 시동 단계로의 진입을 하이브리드 제어기(HCU)가 판단하면, 하이브리드 제어기의 제어로 하이브리드 모터를 회전시켜, 구동력 확보에 필요한 1단계 목표 회전수 명령 단계와, (c) 상기 1단계 목표 회전수 명령에 의해 엔진 구동 개시후 엔진 RPM이 시동 기준 타이머 구동을 위한 기준 RPM이상인가 여부를 판단하는 단계와, (d) 기준 타이머를 시동으로 상기 (b) 단계의 1단계 목표 회전수의 유지시간이 설정치 이상으로 유지되는지 여부를 판단하는 단계와, (e) 상기 (d) 단계의 상기 1단계 목표 회전수의 유지시간이 설정치 이상으로 유지됨으로 판단되면, 상기 차량 엔진 공회전시 목표 회전수에서 엔진 회전수 상승 정도를 고려한 2단계 목표 회전수를 설정하여 회전수를 유지하도록 하는 단계와, (f) 상기 2단계 목표 회전수를 유지한 상태로 일정 시간후 상기 하이브리드 제어기에 의한 엔진 연료 분사개시 명령으로 엔진 점화를 실시하는 단계와, (g) 상기 하이브리드 제어기로써 모터 토크 변화를 측정하여, 모터 토크의 값이 설정값 이하로 떨어지는지 여부를 판단하는 단계와, (h) 상기 단계(g)의 모터 토크가 설정값 이하로 떨어지면 엔진 점화가 완료됨으로 판단하는 단계와, (i) 상기 단계(h)의 모터 토크가 일정시간 유지됨의 여부를 판단하여, 모터 토크가 일정시간 유지되면 점화 안정화로 판단하여 상기 모터 토크를 제로화하는 단계와, (j) 상기 단계(i)의 점화 안정화로 판단되면 모터 구동 해제를 통하여 엔진 시동을 완료하는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법{METHOD FOR CRANKING OF HYBRID VEHICLE USING HYBRID MOTOR}
본 발명은 하이브리드 차량의 시동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 모터에 의한 하이브리드 차량의 부드러운 시동으로 운전자의 시동시 위화감을 최소화 할 수 있는 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 시동시는 시동 모터에 의해 엔진을 일정 회전수로 회전시키면 엔진 제어기가 연료를 분사하여 엔진을 시동시킨다.
이러한 종래 시동 방법은 별도의 제어는 필요하지 않으며 시동 모터는 시동키가 ON되면 일정 회전수를 유지하게 되고, 엔진 제어기가 연료 분사 시점을 판단하여 연료 분사와 공회전 제어를 수행하게 된다.
그러나 종래 시동 시스템 및 시동방법은 병렬형 하이브리드 차량에서는 사용할 수 없다. 즉, 병렬형 하이브리드 차량의 경우 운전자의 의지에 의한 시동뿐만 아니라 아이들 스탑(IDLE STOP)의 로직이 사용됨으로써, 다른 차량에 비하여 병렬형 하이브리드 차량은 엔진 시동 회수가 빈번하게 된다. 구체적으로, 상기 아이들 스탑 로직은 엔진 공회전시 엔진을 정지시키고, 운전자가 출발하려는 의지를 보이면 다시 엔진 시동을 통하여 공회전시 연료 소모율을 제로화 하는 방법으로서, 이러한 아이들 스탑 로직이 적용되면 엔진 시동 회수의 빈번함으로 시동 모터의 내구성에 문제가 발생될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 하이브리드 모터에 의한 하이브리드 차량의 부드러운 시동으로 운전자의 시동시 위화감을 최소화 할 수 있는 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법은, (a) 차량 크랭킹 개시되도록 제어하여 시동 단계로 진입하도록 하는 단계; (b) 상기 시동 단계로의 진입을 하이브리드 제어기(HCU)가 판단하면, 하이브리드 제어기의 제어로 하이브리드 모터를 회전시켜, 구동력 확보에 필요한 1단계 목표 회전수 명령 단계; (c) 상기 1단계 목표 회전수 명령에 의해 엔진 구동 개시후 엔진 RPM이 시동 기준 타이머 구동을 위한 기준 RPM이상인가 여부를 판단하는 단계; (d) 기준 타이머를 시동으로 상기 (b) 단계의 1단계 목표 회전수의 유지시간이 설정치 이상으로 유지되는지 여부를 판단하는 단계; (e) 상기 (d) 단계의 상기 1단계 목표 회전수의 유지시간이 설정치 이상으로 유지됨으로 판단되면, 상기 차량 엔진 공회전시 목표 회전수에서 엔진 회전수 상승 정도를 고려한 2단계 목표 회전수를 설정하여 회전수를 유지하도록 하는 단계; (f) 상기 2단계 목표 회전수를 유지한 상태로 일정 시간후 상기 하이브리드 제어기에 의한 엔진 연료 분사개시 명령으로 엔진 점화를 실시하는 단계; (g) 상기 하이브리드 제어기로써 모터 토크 변화를 측정하여, 모터 토크의 값이 설정값 이하로 떨어지는지 여부를 판단하는 단계; (h) 상기 단계(g)의 모터 토크가 설정값 이하로 떨어지면 엔진 점화가 완료됨으로 판단하는 단계; (i) 상기 단계(h)의 모터 토크가 일정시간 유지됨의 여부를 판단하여, 모터 토크가 일정시간 유지되면 점화 안정화로 판단하여 상기 모터 토크를 제로화하는 단계; 및 (j) 상기 단계(i)의 점화 안정화로 판단되면 모터 구동 해제를 통하여 엔진 시동을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (a)단계의 시동 단계로의 진입은, 운전자의 점화키에 의한 시동 요구 및 아이들 스탑 해제로 시동 단계로의 진입을 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계의 1단계 목표 회전수는, 엔진에서 설정된 목표 공회전 회전수 + 변속기 유압 관련 장치 구동에 필요한 오일 압력 형성에 필요한 시간지연 극복을 위한 제1부가 회전수 + 흡기 다기관의 적절한 압력 형성을 위한 제2부가 회전수로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (f) 단계의 2단계 목표 회전수는, 엔진에서 설정된 목표 공회전 회전수 + 엔진 공회전시 목표 회전수에서 점화시 엔진 회전수 상승 정도를 고려한 제3부가 회전수인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법을 설명한다.
먼저, 차량 크랭킹 개시되도록 제어하여 시동 단계로 진입하도록 한다.(S11) 이러한 하이브리드 차량의 시동 단계의 진입은 운전자의 점화키에 의한 시동 요구나 아이들 스탑 해제시 시동 로직의 요구로 시동 단계에 진입한다. 상기 아이들 스탑 해제의 로직은 엔진 공회전시 엔진을 정지시키고, 운전자가 출발하려는 의지를 보이면 다시 엔진 시동을 통하여 공회전시 연료 소모율을 제로화 하는 방법을 말한다.
다음, 상기 시동 단계로의 진입을 하이브리드 제어기(HCU)가 판단하면, 제1단계 목표 회전수로 유지한다.(S12) 이러한 제1단계 목표 회전수는 구동력 확보에 필요한 회전수를 말하는 것으로서, 하이브리드 제어기(HYBRID CONTROL UNIT)의 제어로 하이브리드 모터를 회전시켜 제1단계 목표 회전수로 유지한다. 상기 1단계 목표 회전수는, 엔진에서 설정된 목표 공회전 회전수 + 변속기 유압 관련 장치 구동에 필요한 오일 압력 형성에 필요한 시간지연 극복을 위한 제1부가 회전수 + 흡기 다기관의 적절한 압력 형성을 위한 제2부가 회전수로 설정된다.
상기 제1부가 회전수는 변속기 유압 관련 장치 구동에 필요한 오일 압력 형성에 필요한 시간지연 극복을 위한 것으로서, 구체적으로 설명하면, 아이들 정지후 시동시는 변속기의 구동을 담당하는 오일 펌프 역시 정지해 있다가 엔진 회전과 직결되어 회전하게 된다. 아이들 정지시 변속기의 오일 펌프가 정지해 있기 때문에 변속기의 유압 회로를 구동할 수 있는 유압이 형성되어 있지 않은 상태에서 아이들 스탑이 해제되면 엔진 회전수 상승에 의해 변속기 오일 압력이 형성된다. 초기 오일 압력 형성시부터 변속기 유압관련장치를 구동시키는데 필요한 충분한 오일 압력이 형성되기까지는 시간 지연이 발생하여, 이를 극복하기 위해서는 하이브리드 모터에 의한 초기 시동 목표 회전수를 적절하게 설정하여 변속기 오일 압력시의 시간지연을 최소화 할 수 있다. 이에 따라 상기 제1부가 회전수를 적절하게 설정하여 변속기 오일 압력시의 시간지연을 최소화한다.
상기 제2부가 회전수는 흡기 다기관의 적절한 압력 형성을 위한 것으로서, 구체적으로 설명하면, 하이브리드 모터의 시동의 중요 기능중의 하나인 소음 진동 저감을 위해서는 엔진 흡기 다기관의 절절한 압력 형성 이후 엔진 연소를 개시하는 것이 유리하나, 흡기 다기관의 압력 형성시간은 초기 엔진의 회전수에 따라 영향을 받음으로써, 제2부가 회전수의 적절한 조정을 통하여 흡기 다기관 압력 형성 시간을 적절하게 조절할 수 있다.
다음, 1단계 목표회전수 명령에 의해 엔진 구동 개시후 엔진 RPM이 시동 기준타이머 구동을 위한 기준 RPM 이상인가 여부를 판단한다.(S13) 이러한 엔진 RPM의 측정은 엔진 시동 준비 여부를 알기 위함이다.
이어서, 상기 엔진RPM이 기준 RPM이상이고, 상기 1단계 목표 회전수의 유지시간이 설정치 이상으로 유지됨으로 판단되면(S14), 상기 차량 엔진 공회전시 목표 회전수에서 엔진 회전수 상승 정도를 고려한 2단계 목표 회전수를 설정하여 회전수를 유지하도록 한다.(S15) 상기 2단계 목표 회전수는 엔진에서 설정된 목표 공회전 회전수 + 엔진 공회전시 목표 회전수에서 점화시 엔진 회전수 상승 정도를 고려한 제3부가 회전수로 설정된다.
이러한 2단계 목표 회전수는 1단계 목표 회전수에서 부드럽게 공회전 회전수로 전환시켜 위해 엔진 점화시의 회전수를 설정해 주기 위한 것이다. 즉, 상기 1단계 목표 회전수에 의해 적절한 구동력 확보 및 흡기 다기관의 압력이 형성되면 엔진을 점화시켜 부드럽게 모터에 의한 크랭킹에서 엔진의 공회전으로 전환되도록 해 주어야 한다. 이때 엔진이 점화되면 엔진의 토크 발생에 의해 엔진 회전수가 상승하게 된다. 물론 엔진 점화 순간에도 모터에 의한 목표 회전수 제어는 이루어지므로 엔진 회전수 상승시 모터에 의해 즉시 목표 회전수로 복귀되지만 엔진의 점화에 따른 순간적인 엔진 회전수 상승은 운전자에게 위화감을 발생시키게 됨으로써, 이를 방지하기 위하여 2단계 목표 회전수를 설정한다.
다음, 상기 2단계 목표 회전수의 유지시간이 일정 시간 이상 유지된 상태로 판단되면(S16), 하이브리드 제어기의 제어에 의한 연료분사개시 명령으로 엔진을 점화하도록 한다.(S17)
이어서, 상기 하이브리드 제어기로써 모터 토크 변화를 측정하여, 모터 토크의 값이 설정값 이하로 떨어지는지 여부를 판단한다.(S18)
다음 상기 모터 토크의 값이 설정값 이하로 떨어지는지 여부의 판단하여, 모터 토크값이 설정값 이하로 떨어짐으로 판단되면 엔진 점화가 완료됨으로 판단한다.(S19) 여기서 모터 토크값이 설정값 이하로 떨어질 경우 엔진 점화 완료로 판단함을 설명한다. 상기 하이브리드 제어기에 의한 엔진 연료 분사개시로 시스템 엔진 점화가 개시되면, 기존의 엔진 회전수 제어를 위해 모터가 담당하던 토크를 엔진 점화에 의한 토크가 담당하게 된다. 또한 순간적인 엔진 토크 발생에 의해 엔진의 회전수가 상승하게 되며, 모터는 이 순간 목표 회전수를 유지하기 위하여 모터 토크를 급격히 감소시키게 된다. 이러한 엔진의 점화가 완료되면 엔진의 토크에 의해 엔진 회전수는 유지되고 모터의 토크는 미소한 값을 가져야 된다. 따라서 엔진의 점화 시작후 모터 토크 값을 측정하여 설정값 이하로 떨어지면 엔진 점화가 완료됨으로 판단한다. 이러한 점화 완료 판단 모터 토크는 아이들 정지후 해제 조건 또는 운전자의 점화키에 의한 시동 조건의 각 경우별로 시스템에 따라 적절한 값을 설정할 수 있다.
다음, 상기 단계의 모터 토크가 일정시간 유지됨의 여부를 판단하여(S20), 모터 토크가 일정시간 유지되면 점화 안정화로 판단하여 상기 모터 토크를 제로화한다.(S21) 즉, 점화 완료 판단되면 다시 점화 안정화 판단을 위해 점화 완료 판단 모터 토크가 일정 시간 유지되는지를 모니터링하여 일정 시간동안 유지되면 엔진에 의한 공회전이 가능하다고 판단하여 크랭킹을 완료하고 모터 토크를 제로화한다. 이러한 점화 완료 판단 모터 토크 유지시간 역시 아이들 정지후 해제 조건 혹은 운전자의 점화키에 의한 시동 조건의 각 경우별로 시스템에 따라 적절한 값을 설정할 후 있다.
마지막으로 상기 단계의 점화 안정화로 판단되면 모터 구동 해제을 통하여 엔진 시동을 완료하도록 한다.(S22)
전술한 각 단계의 제어를 통하여 하이브리드 차량에서 하이브리드 모터에 의한 엔진 시동으로 부드러운 시동을 가능하게 함으로써, 시동시 운전자가 느끼는 위화감을 최소화 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
하이브리드 차량에서 하이브리드 모터에 의한 엔진의 부드러운 시동이 가능하도록 하여, 시동시 운전자가 느끼는 위화감을 최소화하여 차량의 상품성 향상을 이룬다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법을 개략적으로 도시한 흐름도.

Claims (4)

  1. (a) 차량 크랭킹 개시되도록 제어하여 시동 단계로 진입하도록 하는 단계;
    (b) 상기 시동 단계로의 진입을 하이브리드 제어기(HCU)가 판단하면, 하이브리드 제어기의 제어로 하이브리드 모터를 회전시켜, 구동력 확보에 필요한 1단계 목표 회전수 명령 단계;
    (c) 상기 1단계 목표 회전수 명령에 의해 엔진 구동 개시후 엔진 RPM이 시동 기준 타이머 구동을 위한 기준 RPM이상인가 여부를 판단하는 단계;
    (d) 기준 타이머를 시동으로 상기 (b) 단계의 1단계 목표 회전수의 유지시간이 설정치 이상으로 유지되는지 여부를 판단하는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계의 상기 1단계 목표 회전수의 유지시간이 설정치 이상으로 유지됨으로 판단되면, 상기 차량 엔진 공회전시 목표 회전수에서 엔진 회전수 상승 정도를 고려한 2단계 목표 회전수를 설정하여 회전수를 유지하도록 하는 단계;
    (f) 상기 2단계 목표 회전수를 유지한 상태로 일정 시간후 상기 하이브리드 제어기에 의한 엔진 연료 분사개시 명령으로 엔진 점화를 실시하는 단계;
    (g) 상기 하이브리드 제어기로써 모터 토크 변화를 측정하여, 모터 토크의 값이 설정값 이하로 떨어지는지 여부를 판단하는 단계;
    (h) 상기 단계(g)의 모터 토크가 설정값 이하로 떨어지면 엔진 점화가 완료됨으로 판단하는 단계;
    (i) 상기 단계(h)의 모터 토크가 일정시간 유지됨의 여부를 판단하여, 모터 토크가 일정시간 유지되면 점화 안정화로 판단하여 상기 모터 토크를 제로화하는 단계; 및
    (j) 상기 단계(i)의 점화 안정화로 판단되면 모터 구동 해제를 통하여 엔진 시동을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계의 시동 단계로의 진입은,
    운전자의 점화키에 의한 시동 요구 및 아이들 스탑 해제로 시동 단계로의 진입을 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계의 1단계 목표 회전수는,
    엔진에서 설정된 목표 공회전 회전수 + 변속기 유압 관련 장치 구동에 필요한 오일 압력 형성에 필요한 시간지연 극복을 위한 제1부가 회전수 + 흡기 다기관의 적절한 압력 형성을 위한 제2부가 회전수로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (f) 단계의 2단계 목표 회전수는,
    엔진에서 설정된 목표 공회전 회전수 + 엔진 공회전시 목표 회전수에서 점화시 엔진 회전수 상승 정도를 고려한 제3부가 회전수인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 하이브리드 모터를 이용한 시동방법.
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