KR100764507B1

KR100764507B1 - 차량의 시동 모터 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR100764507B1
Application number: KR1020060117197A
Authority: KR
Inventors: 임성남
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2007-10-09

Abstract

차량의 시동 모터 제어장치로, 이그니션 키에 의한 엔진 시동이 요구되면 크랭크 샤프트(Crank Shaft) 및 캠 샤프트(Cam Shaft)의 각도를 최적의 위치로 먼저 조정한 이후에 시동 제어가 진행되도록 하는 것이다.

본 발명은 시동 오프의 상태에서 시동 온 요구가 검출되는지 판단하는 과정, 시동 온 요구가 검출되면 1번 실린더 피스톤의 위치를 검출하고 흡기밸브의 캠 각도를 검출하는 과정, 상기 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도에 따라 시동모터에 공급되는 제어전류를 결정하는 과정, 상기 결정된 제어전류의 공급으로 시동모터를 작동시키고, 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도가 최소 흡기압력을 유지하는 위치에 도달되었는지 판단하는 과정, 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도가 최소 흡기압력을 유지하는 위치이면 시동모터에 정상적인 기동 전류를 공급하여 엔진 시동을 온 시키는 과정을 포함한다.

시동모터, 1번 실린더, 흡기밸브, 흡기압력

Description

차량의 시동 모터 제어장치 및 방법{Starter Motor Control Apparatus For Vehicle and Method Thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 시동 모터 제어장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 시동 모터 제어를 실행하는 흐름도이다.

도 3은 종래의 차량에 적용되는 시동 모터 제어장치의 구성도로, 시동시의 동작 상태를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 이그니션 스위치 103 : 크랭크 샤프트 위치센서

105 : 캠 샤프트 위치센서 107 : 제어부

109 : 구동부 111 : 시동 모터

113 : 배터리

본 발명은 차량의 시동 모터 제어장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 이그니 션 키에 의해 엔진 시동 온이 요구되면 크랭크 샤프트(Crank Shaft) 및 캠 샤프트(Cam Shaft)의 각도를 최적의 위치로 먼저 조정한 이후에 시동 제어가 진행되도록 하는 차량의 시동 모터 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

차량에 장착되는 시동 모터 제어장치는 도 3에 도시된 바와 같이 대기상태에서 이그니션 스위치(SW)의 접점이 온 되면 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)에 배터리(BAT)의 전원이 공급되므로, 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)은 자화되어 전자석으로 동작된다.

따라서, 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)에서는 리턴 스프링(7)의 탄성력을 이기는 인력이 작용하여 플런저(5)를 화살표 방향으로 슬라이딩시키게 되며, 이에 따라 플런저(5)의 일측 단부에 설치되는 작동레버(9)가 동작되어 모터(15)의 회전축에 설치되어 있는 피니언 기어(11)와 크랭크 샤프트의 일측 종단부에 설치되는 링기어(13)가 결합되어 맞물리게 된다.

이 상태에서 모터(15)에는 배터리(BAT)의 전원이 공급되므로, 모터(15)가 일정한 토크로 기동하여 크랭크 샤프트를 일정한 회전수로 회전시키는 크랭킹(Cranking)을 수행한다.

엔진의 시동 온에 따라 이그니션 스위치(SW)의 접점이 스타트의 접점에서 온 접점으로 리턴되면 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)에는 배터리(BAT) 전원의 공급이 차단되므로 자기력을 상실하게 된다.

따라서, 리턴 스프링(7)의 복원력에 의해 작동레버(9)가 동작되어 피니언 기어(11)가 링기어(13)로부터 이탈된다.

상기와 같이 종래의 시동 모터 제어장치는 피스톤의 위치에 관계없이 시동 요구에 따라 모터가 상당히 큰 기동 토크를 발생시켜 피니언 기어가 결합하고 있는 링기어를 회전시키는 크랭킹을 실행시킨다.

그러나, 각각의 실린더에서는 피스톤의 위치에 따라 형성되는 압력차가 상이하므로 큰 진동을 유발시키게 되며, 이에 따라 차량의 상품성 및 신뢰성을 저하시키고 있다.

차량의 개발시에 상기와 같은 시동시의 문제가 발생하게 되면 엔진 마운트의 특성치를 튜닝하여야 하는 과정이 필요하고, 이러한 과정은 아이들 및 주행시에 진동 및 소음을 일으키는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 이그니션 키에 의한 시동 요구가 검출되면 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 위치를 검출한 다음 모터의 구동을 제어하여 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 각도를 최적의 위치로 조정한 이후에 모터를 기동토크로 제어하여 진동이 발생되지 않는 시동 제어가 이루어지도록 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량의 시동 모터 제어장치는 시동모터; 이그니션 키에 의해 선택되는 접점의 정보를 제어부에 제공하는 이그니션 스위치; 크랭크 샤프트의 회전 각도를 검출하여 제어부에 제공하는 크랭크 샤프트 위치센서; 캠 샤프트의 회전 각도를 검출하여 제어부에 제공하는 캠 샤 프트 위치센서; 엔진 시동을 요구하는 정보가 검출되면 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 회전 각도를 분석하여 1번 실린더의 피스톤 위치를 추출하고, 추출된 1번 실린더의 피스톤 위치에 따라 시동모터의 구동전류를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 시동모터에 공급되는 배터리의 전류량을 조정하는 구동부를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 차량의 시동 모터 제어방법은, 시동 오프의 상태에서 시동 온 요구가 검출되는지 판단하는 과정; 시동 온 요구가 검출되면 1번 실린더 피스톤의 위치를 검출하고, 흡기밸브의 캠 각도를 검출하는 과정; 상기 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도에 따라 시동모터에 공급되는 제어전류를 결정하는 과정; 상기 결정된 제어전류의 공급으로 시동모터를 작동시키고, 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도가 최소 흡기압력을 유지하는 위치에 도달되었는지 판단하는 과정; 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도가 최소 흡기압력을 유지하는 위치이면 시동모터에 정상적인 기동 전류를 공급하여 엔진 시동을 온 시키는 과정을 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 시동 모터 제어장치의 개념도로, 도시된 바와 같이 이그니션 스위치(101)와 크랭크 샤프트 위치센서(103), 캠 샤프트 위치센서(105), 제어부(107), 구동부(109), 시동모터(111) 및 배터리(113)를 포함한다.

이그니션 스위치(101)는 이그니션 키에 의해 선택되는 접점의 정보를 제어부(107)에 제공하며, 엔진의 시동을 요구하는 신호를 제어부(107)에 제공한다.

크랭크 샤프트 위치센서(103)는 크랭크 샤프트의 회전 각도를 검출하여 제어부(107)에 제공한다.

캠 샤프트 위치센서(105)는 캠 샤프트의 회전 각도를 검출하여 제어부(107)에 제공한다.

제어부(107)는 이그니션 스위치(101)에서 엔진 시동을 요구하는 정보가 검출되면 크랭크 샤프트 위치센서(103) 및 캠 샤프트 위치센서(105)에서 검출되는 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 회전 각도를 분석하여 1번 실린더의 피스톤 위치를 추출하고, 추출된 1번 실린더의 피스톤 위치에 따라 시동모터(111)의 구동전류를 제어한다.

상기 제어부(107)는 1번 실린더의 피스톤 위치가 진동을 유발시키는 고 압축 조건이면 시동모터(111)가 구동될 있는 최소의 전류만을 공급하여 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트를 이동시키며, 이에 따라 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 위치가 변경 되어 1번 실린더 피스톤의 위치가 저 압축의 조건이 되는 경우 시동모터(111)에 정상적인 기동 전류가 공급되도록 제어한다.

구동부(109)는 가변저항으로 이루어지며, 제어부(107)에서 인가되는 제어신호에 따라 시동모터(111)에 공급되는 배터리(113)의 전류량을 조정한다.

예를 들어, 1번 실린더 피스톤의 위치가 최적의 시동 조건을 만족하지 않으면 시동모터(111)에 공급되는 전류량을 최소로 하여 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 단순 회전이 제공되도록 하고, 이에 따라 1번 실린더 피스톤의 위치가 최적의 시동 조건으로 형성되면 정상적인 기동 전류량을 공급하여 시동이 확보되도록 한다.

시동모터(111)는 구동부(109)에서 조정된 전류량에 의해 작동된다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

엔진 시동이 오프를 유지하고 있는 상태에서(S101) 제어부(107)는 이그니션 스위치(101)로부터 시동 온이 요구가 검출되는지를 판단한다(S102).

상기 S102의 판단에서 시동 온 요구가 검출되지 않으면 상기 S101의 과정으로 리턴되고, 시동 온 요구가 검출되면 크랭크 샤프트 위치센서(103)에서 인가되는 신호를 분석하여 1번 실린더 피스톤의 위치를 검출한다(S103).

그리고, 캠 샤프트 위치센서(105)에서 인가되는 신호를 분석하여 1번 실린더 흡기밸브의 캠 각도를 검출한다(S104).

상기 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도로부터 흡기압력을 분석하여 시동모터(111)의 제어 전류를 결정하고(S105), 그에 따라 구동부(109)를 통 해 시동모터(111)에 공급되는 구동전류를 제어하여(S106) 시동모터(111)를 작동시킨다(S107).

상기 시동모터(111)에 공급되는 전류는 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각이 최소의 흡기압력을 유지하는 위치로 조정하기 위한 것으로, 구동부(109)를 구성하는 가변저항의 저항값을 조정함으로써 제어된다.

시동모터(111)의 작동에 따라 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트가 회전하므로, 크랭크 샤프트 위치센서(103) 및 캠 샤프트 위치센서(105)의 정보로부터 1번 실린더피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각을 검출하여(S108), 흡기압력이 최소화되는 최적의 위치에 도달되었는지를 판단한다(S109).

상기 S109의 판단에서 흡기압력이 최소로 되는 위치에 도달되지 않은 상태이면 상기 S103의 과정으로 리턴되어 전술한 동작을 반복적으로 수행하고, 흡기압력이 최소로 되는 위치에 도달됨이 검출되면 제어부(107)는 구동부(109)내 가변저항의 저항값을 조정, 바람직하게는 저항값을 "0"으로 조정하여 시동모터(111)에는 최대의 기동 전류를 공급되어 시동 제어가 수행되도록 한다(S110)(S111).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 엔진의 시동 요구가 검출되는 경우 크랭크 샤프트를 회전시켜 1번 실린더의 피스톤을 흡기압력이 최소가 되는 지점으로 이동시킨 이후에 높은 기동 토크로 엔진 시동을 시도함으로써, 엔진 시동시 흡기압력에 의한 진동이 발생되지 않아 차량에 대한 상품성 및 신뢰성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

시동모터;

이그니션 키에 의해 선택되는 접점의 정보를 제어부에 제공하는 이그니션 스위치;

크랭크 샤프트의 회전 각도를 검출하여 제어부에 제공하는 크랭크 샤프트 위치센서;

캠 샤프트의 회전 각도를 검출하여 제어부에 제공하는 캠 샤프트 위치센서;

엔진 시동을 요구하는 정보가 검출되면 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 회전 각도를 분석하여 1번 실린더의 피스톤 위치를 추출하고, 추출된 1번 실린더의 피스톤 위치에 따라 시동모터의 구동전류를 제어하는 제어부;

상기 제어부의 제어신호에 따라 시동모터에 공급되는 배터리의 전류량을 조정하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 시동 모터 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부 1번 실린더 피스톤의 위치가 진동을 유발시키는 고 압축 조건이면 시동모터에 최소의 전류를 공급하여 1번 실린더 피스톤의 위치를 저 압축의 조건으로 조정하고, 이 상태에서 시동모터에 정상적인 기동 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 시동 모터 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 구동부는 가변저항으로 이루어지며, 제어부의 제어신호에 따라 저항값이 결정되어 시동모터에 공급되는 전류량이 조정되는 것을 특징으로 하는 차량의 시동 모터 제어장치.
시동 오프의 상태에서 시동 온 요구가 검출되는지 판단하는 과정;

시동 온 요구가 검출되면 1번 실린더 피스톤의 위치를 검출하고, 흡기밸브의 캠 각도를 검출하는 과정;

상기 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도에 따라 시동모터에 공급되는 제어전류를 결정하는 과정;

상기 결정된 제어전류의 공급으로 시동모터를 작동시키고, 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도가 최소 흡기압력을 유지하는 위치에 도달되었는지 판단하는 과정;

1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도가 최소 흡기압력을 유지하는 위치이면 시동모터에 정상적인 기동 전류를 공급하여 엔진 시동을 온 시키는 과정을 포함하는 차량의 시동 모터 제어방법.
제4항에 있어서,

상기 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도가 최소 흡기압력을 유지하는 위치가 아닌 경우 저전류의 공급을 통한 시동모터의 구동으로 1번 실린더 피스톤의 위치 및 흡기밸브의 캠 각도를 최소 흡기압력의 위치로 조정하는 과정을 더 포함하는 차량의 시동 모터 제어방법.