KR100906871B1 - System and method for improving regenerative braking of hybrid electric vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 장치 및 방법에 관한 것으로서, 촉매를 거치지 않도록 엔진의 배기가스를 바이패스시키는 바이패스 유로를 구성하고, 회생제동시 연료 컷 동안에 스로틀 밸브를 전개함과 동시에 상기 바이패스 유로를 개방하여 엔진의 배기가스가 촉매를 거치지 않고 상기 바이패스 유로를 통해 배출되도록 함으로써, 엔진의 흡입 펌프손실의 저감과 배기가스 압력의 저하를 유도하고, 이를 통해 엔진의 마찰손실을 줄이며, 결국 하이브리드 차량의 회생제동 구간에서 에너지 회수량을 증가시키는 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for increasing regenerative braking of a hybrid vehicle, comprising a bypass flow passage for bypassing exhaust gas of an engine so as not to pass a catalyst, and developing a throttle valve during fuel cut during regenerative braking. By opening the bypass flow passage so that the exhaust gas of the engine is discharged through the bypass flow passage without passing through the catalyst, thereby reducing the engine suction pump loss and reducing the exhaust gas pressure, thereby reducing the friction loss of the engine. Finally, the present invention relates to an apparatus and method for increasing regenerative braking of a hybrid vehicle for increasing energy recovery in a regenerative braking section of a hybrid vehicle.
하이브리드 차량, 회생제동, 엔진 제어기, 촉매, 배기가스, 바이패스 Hybrid Vehicle, Regenerative Braking, Engine Controller, Catalyst, Exhaust Gas, Bypass
Description
본 발명은 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가솔린 소프트 하이브리드 차량의 회생제동 구간에서 전자제어 스로틀 밸브와 배기가스를 촉매를 거치지 않도록 바이패스시키는 바이패스 장치를 이용하여 엔진의 펌프손실을 저감하고 회생제동 에너지의 회수량을 증가시키는 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for increasing regenerative braking of a hybrid vehicle, and more particularly, by using an bypass apparatus for bypassing an electronically controlled throttle valve and exhaust gas without a catalyst in a regenerative braking section of a gasoline soft hybrid vehicle. The present invention relates to an apparatus and method for increasing regenerative braking of a hybrid vehicle to reduce a pump loss of an engine and to increase a recovery amount of regenerative braking energy.
일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하여 구동력을 얻는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.In general, a hybrid vehicle in a broad sense means to drive a vehicle by efficiently combining two or more different power sources, but in most cases, an electric motor driven by an electric motor driven by an engine and a battery that uses a fuel to obtain driving power A vehicle that obtains driving power is referred to as a hybrid electric vehicle (HEV).
최근 연비를 개선하고 보다 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요 청에 부응하여 하이브리드 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있고, 상용차의 경우에는 하이브리드 버스나 트럭이 이미 상용화되어 판매되고 있는 상태이다.In response to the recent demand for improving fuel economy and developing more environmentally friendly products, research on hybrid vehicles is being actively conducted. In the case of commercial vehicles, hybrid buses and trucks are already commercialized and sold.
주지된 바와 같이, 하이브리드 차량에서는 차량 주행시에 전기모터(구동모터)가 주 또는 보조동력을 제공하나, 차량 감속 및 제동시에는 전기모터가 차량의 운동에너지를 전기에너지로 회수하는 역할을 수행한다.As is well known, in a hybrid vehicle, an electric motor (drive motor) provides the main or auxiliary power when the vehicle is driven, but the electric motor plays a role of recovering the kinetic energy of the vehicle as electric energy during vehicle deceleration and braking.
즉, 차량 감속 및 제동(braking)시에 제동력의 일부를 발전에 사용하고 이때 생성된 전기에너지를 배터리에 저장하는바, 주행속도에 의한 운동에너지(kinetic energy)의 일부를 발전기 구동에 필요한 에너지로 사용하여 운동에너지의 저감(즉, 주행속도의 감소)과 전기에너지의 생성을 동시에 구현하는 것이다.That is, a part of braking force is used for power generation during vehicle deceleration and braking, and electric energy generated at this time is stored in a battery, and a part of kinetic energy by driving speed is converted into energy required for driving a generator. To simultaneously reduce the kinetic energy (ie, reduce the speed of travel) and generate electrical energy.
이러한 방식의 제동방법을 회생제동(regenerative braking)이라 하며, 회생제동시 전기에너지의 생성은 별도 발전기 혹은 구동모터의 역구동에 의해 이루어질 수 있다.This type of braking method is called regenerative braking, and the generation of electrical energy during regenerative braking can be achieved by reverse driving of a separate generator or drive motor.
이러한 회생제동(regenerative braking)에 의해 차량의 주행거리를 증가시킬 수 있고, 특히 일반 내연기관 엔진이 탑재된 하이브리드 차량에서는 연비 향상과 더불어 배기가스 저감의 목적을 달성할 수 있다.Such regenerative braking can increase the mileage of the vehicle, and in particular, a hybrid vehicle equipped with a general internal combustion engine engine can achieve the purpose of improving fuel economy and reducing exhaust gas.
한편, 소프트 하이브리드 차량에서는 회생제동 중에 발전을 담당하는 모터부와 마찰손실을 발생시키는 엔진 간의 동력전달을 차단하는 것이 불가능하다.On the other hand, in a soft hybrid vehicle, it is impossible to block power transmission between the motor unit responsible for power generation and the engine generating friction loss during regenerative braking.
따라서, 회동제동 구간에서 차량의 관성에너지를 회수하는데 엔진 마찰에 의한 손실이 존재하게 된다. Therefore, there is a loss due to engine friction in recovering the inertial energy of the vehicle in the rotation braking section.
현재 가솔린 엔진은 위와 같은 상황에서 연비 향상을 위해 연료 컷 구간이 존재하는데, 이때 스로틀 밸브는 촉매에 잔존하는 미연탄화수소의 급속한 산화에 의한 촉매 열화를 방지하기 위해 회생제동 중 최소의 개도량을 가지게 된다.Currently, the gasoline engine has a fuel cut section to improve fuel efficiency in the above situation, wherein the throttle valve has a minimum opening amount during regenerative braking to prevent catalyst deterioration due to rapid oxidation of unburned hydrocarbons remaining in the catalyst. .
이에 따라, 엔진의 펌프손실이 급격히 증가하고, 결국 엔진의 마찰손실 증가로 인해 회생제동량이 감소하는 문제점이 있다.Accordingly, there is a problem in that the pump loss of the engine is sharply increased, and the regenerative braking amount is reduced due to the increased frictional loss of the engine.
회생제동 구간에서 엔진의 마찰손실을 줄이기 위한 종래기술로서, 엔진의 흡배기 밸브의 캠축을 개조하여 회생제동 구간에서 흡배기 밸브를 닫힘 상태로 유지함으로써 엔진 실린더를 휴지시켜 마찰손실을 저감하는 기술이 이미 상용화되어 있으나, 이는 엔진 헤드부의 제작 단가를 상승시키는 문제점이 있다.As a conventional technique for reducing the friction loss of the engine in the regenerative braking section, the technology to reduce the friction loss by stopping the engine cylinder by stopping the intake valve in the regenerative braking section by remodeling the camshaft of the intake and exhaust valve of the engine has already been commercialized. However, this has a problem of increasing the manufacturing cost of the engine head portion.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 가솔린 소프트 하이브리드 차량의 회생제동 구간에서 전자제어 스로틀 밸브와 배기가스를 촉매를 거치지 않도록 바이패스시키는 바이패스 장치를 이용하여 엔진의 펌프손실을 저감하고 회생제동 에너지의 회수량을 증가시키는 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented in view of the above, and the pump loss of the engine using a bypass device that bypasses the electronically controlled throttle valve and the exhaust gas through the catalyst in the regenerative braking section of the gasoline soft hybrid vehicle. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for increasing a regenerative braking amount of a hybrid vehicle, which reduces the pressure and increases the amount of regenerative braking energy recovered.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 하이브리드 차량에서 배기가스가 촉매를 거치지 않고 바이패스되어 흐를 수 있도록 배기파이프에서 촉매 전단측과 후단측을 연결하도록 설치되는 바이패스 파이프와; 상기 배기파이프에서 바이패스 파이프가 분기되는 촉매 전단측 위치에 설치되어 촉매 입구쪽 유로와 바이패스 파이프를 통과하는 바이패스 유로 중 하나를 선택적으로 개방하기 위한 유로절환밸브와; 배기가스의 바이패스 금지 조건을 검출하기 위한 센서와; 차량 제어기로부터 회생제동 진입 신호를 인가받아 연료 컷을 수행하는 상태에서, 상기 센서의 신호를 토대로 배기가스의 바이패스 금지 조건에 해당하는지를 판단하고, 바이패스 금지 조건에 해당하지 아니함을 판단하게 되면, 상기 바이패스 유로가 개방되도록 유로절환밸브를 절환 작동시킨 뒤, 스로틀 밸브를 개방시켜주는 엔진 제어기를 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the bypass pipe is installed so as to connect the front end and the rear end of the catalyst in the exhaust pipe so that the exhaust gas flows through the catalyst in the hybrid vehicle; A flow path switching valve installed at the front end side of the catalyst where the bypass pipe is branched from the exhaust pipe to selectively open one of the catalyst inlet flow path and the bypass flow path passing through the bypass pipe; A sensor for detecting a bypass prohibition condition of exhaust gas; In the state of performing the fuel cut by receiving the regenerative braking entry signal from the vehicle controller, if it is determined whether the bypass prohibition condition of the exhaust gas corresponds to the bypass prohibition condition based on the signal of the sensor, and determines that it does not correspond to the bypass prohibition condition, A regenerative braking amount increasing device for a hybrid vehicle including an engine controller for switching a flow path switching valve to open the bypass flow path and then opening a throttle valve.
또한 본 발명은, 엔진 제어기가 회생제동 진입 신호를 인가받아 연료 컷을 수행하는 단계와; 엔진 제어기가 배기가스의 바이패스 금지 조건을 검출하기 위한 센서의 신호를 토대로 배기가스의 바이패스 금지 조건에 해당하는지를 판단하는 단계와; 이어 바이패스 금지 조건에 해당하지 아니함을 판단하게 되면, 유로절환밸브를 절환 작동시켜, 촉매 입구쪽 유로를 차단하는 동시에 바이패스 파이프의 입구단을 개방함으로써, 배기가스가 촉매를 거치지 않고 상기 바이패스 파이프를 통해 흐르도록 하는 배기가스의 바이패스를 수행하는 단계와; 배기가스의 바이패스가 수행되는 상태에서 스로틀 밸브를 개방하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention, the engine controller is applied to the regenerative braking start signal to perform a fuel cut; Determining, by the engine controller, whether the exhaust gas corresponds to the bypass prohibition condition based on a signal of a sensor for detecting the bypass prohibition condition of the exhaust gas; Subsequently, when it is determined that the bypass prohibition condition is not satisfied, the flow path switching valve is switched to operate so that the catalyst inlet flow path is blocked and the inlet end of the bypass pipe is opened so that the exhaust gas does not pass through the catalyst. Performing bypass of the exhaust gas to flow through the pipe; It provides a method of increasing the regenerative braking amount of a hybrid vehicle comprising the step of opening the throttle valve in the state that the bypass of the exhaust gas is performed.
상기와 같은 본 발명의 하이브리드 차량용 회생제동량 증가 장치 및 방법에 의하면, 촉매를 거치지 않도록 엔진의 배기가스를 바이패스시키는 바이패스 유로를 구성하고, 회생제동시 연료 컷 동안에 스로틀 밸브를 전개함과 동시에 상기 바이패스 유로를 개방하여 엔진의 배기가스가 촉매를 거치지 않고 상기 바이패스 유로를 통해 배출되도록 함으로써, 엔진의 흡입 펌프손실의 저감과 배기가스 압력의 저하를 유도할 수 있고, 이를 통해 엔진의 마찰손실을 줄일 수 있으며, 결국 하이브리드 차량의 회생제동 구간에서 에너지 회수량을 효과적으로 증가시킬 수 있게 된다.According to the apparatus and method for increasing the regenerative braking amount for a hybrid vehicle of the present invention as described above, a bypass passage for bypassing the exhaust gas of the engine so as not to pass the catalyst is provided, and at the same time the throttle valve is developed during the fuel cut during regenerative braking. By opening the bypass passage so that the exhaust gas of the engine is discharged through the bypass passage without passing through the catalyst, it is possible to reduce the intake pump loss of the engine and to lower the exhaust gas pressure. The loss can be reduced, and the energy recovery can be effectively increased in the regenerative braking section of the hybrid vehicle.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 소프트 하이브리드 차량의 회생제동량 증가 장치 및 방법에 관한 것으로서, 가솔린 소프트 하이브리드 차량의 회생제동 구간에서, 전자제어 스로틀 밸브와 배기가스를 촉매를 거치지 않도록 바이패스시키는 바이패스 장치를 이용하여, 엔진의 펌프손실을 저감하고, 회생제동 에너지의 회수량을 증가시키고자 한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for increasing regenerative braking of a soft hybrid vehicle, and using a bypass device that bypasses an electronically controlled throttle valve and exhaust gas without passing a catalyst in a regenerative braking section of a gasoline soft hybrid vehicle. To reduce the pump loss of the engine and to increase the recovery of regenerative braking energy.
본 발명에서는, 엔진의 펌프손실을 저감시키기 위해, 엔진의 배기가스를 촉매를 거치지 않도록 바이패스시키는 배기가스 바이패스 유로를 구성하여, 회생제동시 연료 컷(fuel-cut) 동안에 스로틀 밸브를 전개하고, 이때 촉매 보호를 위해 엔진의 배기가스(이는 후술하는 바와 같이 스로틀 밸브 개도에 의해 공급되는 순수 공기임)가 촉매를 거치지 않고 상기 배기가스 바이패스 유로를 통해 배출되도록 함으로써, 엔진의 흡입 펌프손실의 저감과 배기가스 압력의 저하를 유도하고, 이를 통해 엔진의 마찰손실을 줄이며, 회생제동 구간에서 에너지 회수량을 증대시킨다.In the present invention, in order to reduce the pump loss of the engine, an exhaust gas bypass flow path for bypassing the exhaust gas of the engine so as not to pass through the catalyst is configured, and the throttle valve is developed during the fuel cut during regenerative braking. In this case, the exhaust gas of the engine (which is pure air supplied by the throttle valve opening as described below) is discharged through the exhaust gas bypass flow path without passing through the catalyst to protect the catalyst, thereby reducing the intake pump loss of the engine. This leads to a reduction and lowering of exhaust gas pressure, thereby reducing the frictional losses of the engine and increasing the energy recovery in the regenerative braking section.
이하, 본 발명의 장치 및 방법에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the apparatus and method of the present invention will be described in more detail.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 회생제동량 증가 장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 회생제동량 증가 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing a regenerative braking amount increase for a hybrid vehicle according to the present invention, Figure 2 is a flow chart showing a regenerative braking amount increase method for a hybrid vehicle according to the present invention.
도 1에서 도면부호 4는 가솔린 소프트 하이브리드 차량에 탑재된 가솔린 엔진을, 도면부호 2는 엔진의 흡기 매니폴드를, 도면부호 3은 엔진의 연료분사를 위 한 인젝터를 나타낸다.In FIG. 1,
도 1을 참조하면, 본 발명에서 차량 제어기(이하, HCU라 칭함)(20)와 엔진 제어기(이하, ECU라 칭함)(30)가 이용되는바, HCU(20)는 하이브리드 차량에서 현재의 운전조건 및 차량 상태 정보로부터 회생제동 진입 조건을 판단하여 회생제동 진입 여부를 결정하는 제어기로서, 통상의 회생제동 진입 조건을 만족하면 회생제동 모드로 진입하여 회생제동 제어를 수행하게 된다.Referring to FIG. 1, a vehicle controller (hereinafter referred to as HCU) 20 and an engine controller (hereinafter referred to as ECU) 30 are used in the present invention, and the HCU 20 is currently driven in a hybrid vehicle. The controller determines whether to enter the regenerative braking by determining the regenerative braking entry condition from the condition and the vehicle state information. When the regenerative braking entry condition is satisfied, the controller enters the regenerative braking mode and performs regenerative braking control.
예컨대, 통상의 하이브리드 차량에서 HCU(20)는 가속페달 신호 및 브레이크 페달 신호, 차속 신호, 배터리 잔량(SOC) 신호 등을 토대로 회생제동 진입 여부를 결정하는데, 가속페달 개도량, 브레이크 페달 개도량, 차속 및 배터리 잔량 등을 종합적으로 고려하여 회생제동 진입 조건을 모두 만족하면 회생제동 진입 및 제어를 수행한다. For example, in a typical hybrid vehicle, the HCU 20 determines whether to enter regenerative braking based on an accelerator pedal signal, a brake pedal signal, a vehicle speed signal, a battery residual signal (SOC) signal, and the like. If all the regenerative braking entry conditions are satisfied by considering the vehicle speed and battery level, the regenerative braking entry and control is performed.
이때, HCU(20)는 ECU(30)에 회생제동 진입을 알리는 전기적인 신호, 즉 리젠 신호(Regen Signal)(또는 연료 컷 허용 신호)를 인가하여 전달한다.At this time, the
상기 ECU(30)는 HCU(20)로부터 회생제동 구간에서 회생제동 실행 중 신호를 인가받게 되면, 즉 HCU(20)로부터 회생제동 모드 진입에 따른 리젠 신호를 인가받게 되면, 차속과 가속페달 개도량, 브레이크 페달 개도량에 따라 연료 컷 실시 여부를 결정하며, 이때 연료 컷 진입 조건을 만족하면 인젝터(3)의 연료분사를 중단하는 연료 컷을 수행한다.When the
특히, 본 발명에서는 회생제동 및 연료 컷 진입 후 ECU(30)가, 배기가스 바이패스 금지 조건을 판단하여 바이패스 수행 여부를 결정하되, 바이패스 금지 조건 에 해당하지 아니함을 판단한 경우 배기가스의 바이패스를 실시한다.Particularly, in the present invention, after the regenerative braking and the fuel cut are entered, the
즉, 상기 ECU(30)는 배기가스를 촉매(9)를 거치지 않도록 바이패스시키는 바이패스 유로(바이패스 파이프)(12)를 개방하여, 배기가스의 바이패스를 수행하는바, 상기 ECU(30)는 배기가스 바이패스 장치를 제어하면서 배기가스의 바이패스 금지, 바이패스 실시, 바이패스 해제 등을 담당하는 바이패스 제어기 역할을 하게 된다.That is, the
또한 본 발명에서 상기 ECU(30)는 배기가스 바이패스 장치가 작동하여 배기가스의 바이패스에 성공적으로 진입함을 판단하는 동시에 HCU(20)에 배기가스의 바이패스가 정상적으로 진입 및 수행됨을 전기적인 신호, 즉 바이패스 진입 성공 신호를 인가하여 전달한다. In addition, in the present invention, the
이와 같이 ECU(30)는 바이패스에 성공적으로 진입시에 급격히 감소하는 엔진 마찰토크에 대비하여 HCU(20)에 바이패스 진입 성공 신호를 인가하게 된다.As such, the ECU 30 applies the bypass entry success signal to the
본 명세서에서 배기가스 바이패스는 회생제동 및 연료 컷 진입 상태에서 엔진으로부터 나온 배기가스(연료 컷 상태에서 엔진으로부터 배출되는 순수 공기가 됨)가 촉매(9)를 거치지 않도록 배기파이프(7)에 설치된 별도 바이패스 유로(바이패스 파이프)(12)를 통해 바이패스되어 대기로 배출되는 상태를 말한다. In the present specification, the exhaust gas bypass is installed in the
도 1에서 도면부호 1은 엔진(4)의 흡기측에 장착되는 전자제어 스로틀 밸브를 나타내며, 이는 ECU(20)에 의해 개폐상태가 제어되도록 되어 있는바, 본 발명에서 ECU(20)는 회생제동 구간에서 연료 컷 및 배기가스 바이패스 진입 성공 후에 운전자의 가속페달 개도량과 상관없이 엔진의 흡입 펌프손실을 저감시키기 위해 스로 틀 밸브(1)를 개방시킨다.In FIG. 1,
한편, 배기가스 바이패스 금지 조건을 검출하기 위한 센서로서, 배기 매니폴드의 직 후단에 배기가스의 산소농도를 검출하기 위한 산소센서(6)의 신호를 이용하며, 본 발명에서 ECU(30)는 산소센서(6)의 신호를 인가받아 연료 컷 후 및 바이패스 진입 전에 미연탄화수소가 포함되지 않은 순수한 공기가 엔진(4)에서 배기가스로 배출되는 것을 확인하게 된다.On the other hand, as a sensor for detecting the exhaust gas bypass prohibition condition, a signal of the
또한 배기가스 바이패스 진입 성공 여부를 검출하기 위한 센서로서, 촉매(9) 전단측의 배기파이프(7)에는 배기가스의 압력을 검출하기 위한 압력센서(8)가 설치되며, 본 발명에서 ECU(30)는 압력센서(8)의 신호를 인가받아 바이패스 진입 후에 촉매 담체의 유동저항에 의한 압력 저하 여부를 판단하여 바이패스 진입 성공 여부를 결정한다. Further, as a sensor for detecting whether the exhaust gas bypass has been successfully entered, a
그리고, 배기파이프(7)에는 엔진(4)의 배기가스가 촉매(9)를 거치지 않고 바이패스되어 흐르도록 하는 바이패스 파이프(12)가 촉매 전단측 및 후단측을 연결하도록 설치되며, 배기파이프(7)에서 바이패스 파이프(12)가 분기되는 촉매 전단측 위치에는 촉매 입구쪽 유로 및 바이패스 파이프(12) 유로 중 하나를 선택적으로 개방하기 위한 유로절환밸브(13)가 설치된다.The
상기 유로절환밸브(13)는 ECU(30)의 제어하에 작동하는 밸브로서, 촉매(9) 전단측의 촉매 입구쪽 유로를 닫아줄 경우 바이패스 파이프(12)의 입구단이 개방되고, 반대로 바이패스 파이프(12)의 입구단을 닫아줄 경우 촉매 입구쪽 유로는 개방되게 되어 있다.The flow
본 발명에서 상기 유로절환밸브(13)는 ECU(30)가 바이패스 진입 및 수행을 위해 출력하는 제어신호에 의해 바이패스 파이프(12)의 입구단을 개방하고 촉매 입구쪽 유로는 차단하여, 배기가스(순수 공기임)가 바이패스 파이프(12)를 통해서만 배출(배기가스의 바이패스)되도록 한다.In the present invention, the flow
물론, 바이패스 해제시에는 정상적으로 배기가스가 촉매(9)를 거쳐 배출되도록 상기 유로절환밸브(13)가 ECU(30)의 제어하에 바이패스 파이프(12)의 입구단을 차단하고 촉매 입구쪽 유로를 개방하게 된다.Of course, when the bypass is released, the flow
그리고, 도면부호 10은 촉매에 설치된 온도센서로서, 이 또한 바이패스 금지 조건을 검출하기 위한 센서이며, 촉매 온도를 검출하여 ECU(30)에 인가하도록 되어 있다.
본 발명에서 바이패스 진입 전, 즉 상기 유로절환밸브(13)의 절환 작동 전에 ECU(30)는 상기 온도센서(10)에 의해 검출된 촉매 온도를 설정온도와 비교하여 촉매 온도가 설정온도 이하의 안정적인 상태임을 판단한 경우에만 유로절환밸브(13)를 작동시켜 촉매 입구쪽 유로를 차단하는 동시에 바이패스 파이프(12)의 입구단을 개방하여 배기가스의 바이패스를 수행한다. In the present invention, before the bypass entry, that is, before the switching operation of the flow
이때, 촉매 온도가 설정온도를 초과할 경우에는 배기가스의 바이패스를 수행하지 않는다.At this time, when the catalyst temperature exceeds the set temperature, bypass of the exhaust gas is not performed.
또한 본 발명에서 온도센서(10)의 검출값이 바이패스 작동의 오류 발생시를 대비하기 위해 이용되는데, ECU(30)는 바이패스 진입을 위한 제어신호 출력 후에 온도센서(10)의 신호를 토대로 급격한 산화에 의한 촉매 열화를 감지하게 된다.In addition, in the present invention, the detection value of the
즉, 상기 ECU(30)는 온도센서(10)의 신호를 입력받아 바이패스가 실패할 경우에 나타나는 촉매 온도의 급격한 상승, 즉 촉매(9)에 남아있는 미연탄화수소의 급격한 산화로 인한 촉매 온도의 급격한 상승을 판단하도록 되어 있으며, 촉매의 급격한 온도 상승을 감지하게 되면, ECU(30)는 즉각적으로 전자제어 스로틀 밸브(1)의 개도량을 최소량으로 제어하게 된다.That is, the
이하, 도 2를 참조하여 전술한 회생제동량 증가 장치의 작동상태에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an operating state of the above-described regenerative braking amount increasing device will be described with reference to FIG. 2.
우선, HCU(20)는 차속과 가속페달 개도량, 브레이크 페달 개도량, 배터리 SOC를 종합적으로 고려하여 회생제동 진입 여부를 결정한다. First, the
HCU(20)는 소정의 회생제동 진입 조건을 만족하면 회생제동 모드로 진입하여 회생제동 실시에 따른 회생제동 실시 중 신호, 즉 리젠 신호를 ECU(30)로 인가하고, 리젠 신호를 인가받은 ECU(30)는 차속과 가속페달 개도량과 브레이크 페달 개도량에 따라 먼저 연료 컷 실시 여부를 결정한다.When the
여기서, ECU(30)는 소정의 연료 컷 진입 조건을 만족함을 판단하게 되면 전자제어 스로틀 밸브(1)의 최소 개도량을 유지하는 동시에 인젝터(3)의 연료분사를 중단하며, 바이패스 금지 조건을 판단하여 바이패스 진입 여부를 결정한다. Here, when the
이때, 연료분사가 중단됨에 따라 엔진(4)으로부터는 순수 공기가 배출되게 되는데, ECU(30)는 산소센서(6)의 신호를 토대로 회생제동 및 연료 컷 상태의 배기가스 내 산소농도를 측정함으로써 미연탄화수소 유무를 검출하여 배기가스 내에 유해물질 포함 여부를 판단하게 되며, 배기가스 내 산소농도가 미리 설정된 대기 중 산소농도치와 일정수준 이상으로 차이가 날 경우에는 배기가스 바이패스 장치를 작동시키지 않고, 스로틀 밸브(1)의 개도량을 최소 개도량으로 유지한다.At this time, pure fuel is discharged from the
즉, 유로절환밸브(13)를 바이패스 파이프(12)의 입구단을 차단하는 상태로 유지하며, 엔진(4)의 배기가스가 촉매(9)를 거쳐 대기로 배출되도록 하는 것이다.That is, the flow
반면, ECU(30)가 산소센서(6)의 신호를 토대로 하여 엔진(4)으로부터 순수 공기가 배출됨을 판단한 경우에는 촉매(9)의 온도센서(10)에 의해 검출된 촉매 온도를 소정의 설정온도와 비교한다.On the other hand, when the
이때, 촉매 온도가 설정온도 이하로 안정적임을 판단한 경우, ECU(30)는 바이패스 진입 조건을 모두 만족하는 것으로 판단하여, 유로절환밸브(13)를 구동하여 바이패스 파이프(12)의 입구단을 개방하고, 이를 통해 배기 매니폴드(5)와 바이패스 파이프(12)를 연통시켜 배기가스의 바이패스를 수행한다. At this time, when it is determined that the catalyst temperature is stable below the set temperature, the
물론, 상기 온도센서(10)에 의해 검출된 촉매 온도가 설정온도를 초과할 경우에는 배기가스 바이패스 장치를 작동시키지 않고, 스로틀 밸브(1)의 개도량을 최소 개도량으로 유지한다.Of course, when the catalyst temperature detected by the
배기가스의 바이패스를 수행한 후 엔진 제어기(30)는 바이패스 진입 성공 여부를 판단하게 되는데, 배기 매니폴드(5) 직후단의 압력센서(8)에 의해 검출된 배기가스 압력을 설정압과 비교하고, 촉매 담체에 의한 유동저항이 사라짐에 따라 압력센서(8)의 배기가스 압력 검출값이 설정압 이하로 감소됨을 판단하게 되면, 바이패스 파이프(12)를 통한 배기가스의 바이패스가 정상적으로 진입되고 수행되고 있는 것으로 판단하게 된다.After performing the bypass of the exhaust gas, the
이와 같이 ECU(30)가 바이패스 진입의 성공을 판단한 경우에는 전자제어 스로틀 밸브(1)를 점진적으로 개방하여 엔진 펌프손실을 감소시킨다. In this way, when the
만약, 압력센서(8)의 검출값이 설정압을 초과하는 경우라면 ECU(30)는 바이패스 진입이 실패한 것으로 판단하게 되는데, 이때 ECU(30)는 즉각적으로 전자제어 스로틀 밸브(1)를 최소 개도량으로 유지함과 동시에 유로절환밸브(13)를 초기 위치로 역구동시켜 바이패스 파이프(12)의 입구단을 닫아주고 촉매 입구쪽 유로를 열어줌으로써 배기가스의 바이패스를 중단한다.If the detected value of the
또한 상기 ECU(30)는 촉매의 온도센서(10)에 의해 검출된 촉매 온도가 비정상적으로 설정온도를 초과하여 상승한 경우에도 스로틀 밸브(1)의 개도량을 최소 개도량으로 유지하고, 배기가스의 바이패스를 중단한다(바이패스 파이프 입구단 차단).In addition, the
또한 상기 ECU(30)는 바이패스 진입의 성공을 판단한 경우 바이패스 진입 성공 신호를 HCU(20)에 인가하여 바이패스 진입 성공상태를 전달하며, 바이패스 진입의 실패를 판단한 경우 바이패스 진입 실패 신호를 HCU(20)에 인가하여 바이패스 진입 실패상태를 전달한다.In addition, the
또한 배기가스의 바이패스 수행 중에 ECU(30)가 HCU(20)로부터 회생제동 종료 신호(또는 연료 컷 해제 신호)를 인가받게 되면 연료 컷 해제와 더불어 현 엔진 운전조건에 따른 정상적인 스로틀 밸브(1) 개도량 제어를 수행하며, 유로절환밸브(13)를 구동하여 바이패스 파이프(7) 입구단을 차단하고 촉매 입구쪽 유로를 열어주어 배기가스의 바이패스를 중단한다. In addition, when the
이와 같이 하여, 본 발명에서는 회생제동 모드에서 연료 컷 실시 동안 엔진의 배기가스를 촉매를 거치지 않도록 바이패스 파이프를 통해 바이패스시켜 배출함으로써, 엔진의 펌프손실을 저감할 수 있게 되고, 나아가 회생제동 에너지의 회수량을 증가시킬 수 있게 된다.In this way, in the present invention, the pump loss of the engine can be reduced by bypassing the exhaust gas of the engine through the bypass pipe so as not to pass the catalyst during the fuel cut in the regenerative braking mode, and thus, the regenerative braking energy. It is possible to increase the recovery amount of.
도 1은 본 발명에 따른 회생제동량 증가 장치의 구성도,1 is a configuration diagram of the regenerative braking amount increasing apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 회생제동량 증가 방법을 나타낸 순서도.Figure 2 is a flow chart showing a method of increasing the regenerative braking amount according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 전자제어 스로틀 밸브 2 : 흡기 매니폴드1: electronically controlled throttle valve 2: intake manifold
3 : 인젝터 4 : 엔진3: injector 4: engine
5 : 배기 매니폴드 6 : 산소센서5: exhaust manifold 6: oxygen sensor
7 : 배기파이프 8 : 압력센서7: exhaust pipe 8: pressure sensor
9 : 촉매 10 : 온도센서9
12 : 바이패스 파이프 13 : 유로절환밸브12: bypass pipe 13: flow path switching valve
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