KR101295044B1 - 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템 및 그의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모든 차량에 적용 가능한 인텔리젼트 ISG 제어 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 안전성을 확보하기 위하여, 안전 로직 내에서 지능형 ISG 로직으로 제공된다. 안전 로직은 ISG 기능이 수행될 때, 미연의 사고를 방지하고, 안전성을 확보하기 위하여, 차량 상태 정보를 검출하여 엔진의 동작을 제어하기 위한 복수 개의 조건들 중 적어도 어느 하나만 만족하는 경우에 처리되고, 지능형 ISG 로직은 상기 조건들을 동시에 모두 만족할 경우에 처리된다. 이를 위해 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 엔진 제어 유닛으로부터 EMS 데이터를 받아서 OBD 데이터를 생성하는 차량 진단 장치에 연결되는 지능형 ISG 제어기를 포함한다. 지능형 ISG 제어기는 차량의 외부에서 차량 진단 장치로부터 차량 상태 정보 및 차량 정보에 대응되는 OBD 데이터를 받아서 냉각수 온도, 브레이크 압력, 조향각, 차속 등을 검출하여 인젝션 오프 조건인지를 판별하고, 이를 통해 지능형 ISG 기능을 수행하도록 제어한다. 본 발명에 의하면, 지능형 ISG 제어기를 외장형으로 구비하여 차량 진단 장치에 연결하고, OBD 데이터를 이용하여 엔진을 정지 및 재시동시키는 조건을 검출하여, 지능형 ISG 기능을 수행하기 위한 조건을 모두 만족할 때, 엔진을 정지시킴으로써, 모든 차량에 적용 가능하고, 연료 소모 절감 및 환경 보호 효과를 얻을 수 있다.

Description

인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템 및 그의 제어 방법{INTELLIGENT IDLE STOP AND GO CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 엔진 제어 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 연료 소모 절감 및 환경 보호를 위하여, 모든 차량에 지능형 ISG 기능을 적용할 수 있는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고(Intelligent Idle Stop and Go) 제어 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량이 감속 또는 정지 중에도 엔진이 계속 구동되므로, 연료를 소비하게 되고, 이로 인해 대기 환경을 오염시키는 원인이 된다. 이에 따라 차량이 사용하는 연료를 절감하고, 환경을 보호하기 위하여, ISG(Idle Stop and Go) 시스템이 개발되고 있는 실정이다.
ISG 시스템은 차량이 주행 중 교통 신호 대기나 기타 이유로 차량이 정지되는 경우, ISG 기능의 요구 조건이 충족되면 엔진을 아이들(idle) 상태로 유지하지 않고, 엔진의 시동을 자동으로 끄고, 특정 조건 예를 들어, 클러치를 밟거나 또는 브레이크에서 발을 떼면, 엔진의 시동을 자동으로 걸어서 차량이 재출발할 수 있도록 처리하는 장치이다. 이러한 ISG 시스템은 차량의 연비를 개선하고, 매연 가스를 절감시키며, 엔진 오일 등 각종 소모성 부품의 사용 주기 증가 등의 효과를 얻을 수 있다.
여기서 ISG 기능의 요구 조건은 차량의 종류나 제조사 마다 상이할 수 있으며, 예를 들어, 차량의 현재 변속단, 차속, 엔진 회전수, 브레이크 페달의 동작, 배터리의 충전 상태(State of Charge : SOC), 온도 및 출력 전압과, 냉각 수온 등을 포함하는 제반적인 차량 상태를 검출하여, 엔진이 아이들 상태이거나, 차속이 검출되지 않은 정지 상태 등을 포함될 수 있다.
이러한 ISG 시스템에 대한 기술은 이미 다양하게 공개되어 있다. 예를 들어, 국내 공개특허공보 제10-2009-0107359호(공개일 2009년 10월 13일)의 '아이 에스 지 시스템 및 그 것의 제어 방법'이 있다.
이 종래기술의 ISG 시스템은 시동성 저하 및 연비 개선을 위하여, 아이들 정지 모드에서 운전자의 의지에 따른 아이들 정지 해제의 제1 조건인지 판단하고, 아이들 정지 해제의 제1 조건이면 엔진 재시동을 실행하고, 아이들 정지 해제의 제1 조건이 아니면 시동성 및 에미션 악화 유발 인자의 모니터링 결과가 아이들 정지 해제의 제2 조건인지 판단하며, 이어서 아이들 정지 해제의 제2 조건이면, 제1 조건에 관계없이 엔진을 재시동시킨다.
구체적으로 도 1을 참조하면, 종래기술의 일 실시예에 따른 ISG 시스템은 차량이 주행 중인 상태(S10)에서 현재 차량의 변속단, 차속, 브레이크 페달의 동작 등을 포함하는 제반적인 운전 정보를 검출한다(S12). 이 후, 검출된 운전 정보를 분석하여 아이들 정지 모드의 진입 조건을 만족하는지 판단한다(S14). 판단 결과, 아이들 정지 모드의 진입 조건을 만족하지 않으면 단계 S12로 리턴하고, 아이들 정지 모드의 진입 조건을 만족하면, ISG 시스템의 제어부는 엔진의 시동을 정지시키는 아이들 정지 모드로 진입한다(S16).
아이들 정지 모드에서 운전 정보와 차량의 상태 정보를 모니터링하여(S18, S20), 운전자의 의지에 의한 아이들 정지 해제의 제1 해제 조건을 만족하는지 판단한다(S22). 이 때, 제1 해제 조건은 브레이크 페달의 작동 해제가 검출되고, 가속 페달의 작동이 검출되는 조건으로 운전자의 발진 의지로 설정된다. 판단 결과, 제1 해제 조건을 만족하면, 제어부는 엔진을 재시동하여 차량의 지속적인 운행이 제공될 수 있도록 한다(S28).
그러나, 제1 해제 조건을 만족하지 않으면, 엔진 재시동 시에 시동성이나 운전성에 악영향을 미치거나 에미션을 악화시키는 다른 인자들을 모니터링하여 아이들 정지 해제의 제2 해제 조건을 만족하는지 판단한다(S24). 여기서, 재시동성 및 운전성에 악영향을 초래하거나 에미션을 악화시키는 인자로는 차량의 후처리계에 장착되는 산화 촉매 장치(Diesel Oxidation Catalyst : DOC)의 온도, 냉각수의 온도, 엔진 오일의 온도, 배터리의 충전 상태, 브레이크의 작동 압력 등을 포함한다.
그리고 제2 해제 조건은 제1 온도 검출부를 통해 검출되는 DOC 전단의 온도가 설정된 기준 온도, 바람직하게는 DOC의 활성화 온도인 약 200 ℃ 이하이거나, 제2 온도 검출부를 통해 검출되는 냉각수의 온도가 설정된 기준 온도, 바람직하게는 약 60 ℃ 이하로 검출되거나, 제3 온도 검출부를 통해 검출되는 엔진 오일의 온도가 설정된 기준 온도, 바람직하게는 약 60 ℃ 이하로 검출되거나 배터리 검출부를 통해 검출되는 배터리의 전압이 설정된 기준 전압, 바람직하게는 약 11 V 이하를 유지하거나 압력 검출부를 통해 검출되는 브레이크 페달의 작동 압력이 설정값 이하를 유지하는 조건으로 설정된다. 즉, 상술한 제2 해제 조건에서 어느 하나를 만족하면, 아이들 정지 해제의 제2 조건을 만족한다.
또 모니터링 인자들은 차량에 따라 추가 혹은 제거될 수 있으며, 적용 조건도 차량에 따라 다르게 적용될 수 있다. 그리고 각각의 인자들에 대한 설정값은 차량 상태 및 운전 조건에 따라 변경될 수 있으며 반복적인 학습을 통해 결정되는 최적의 값이 설정값으로 적용된다.
계속해서, 판단 결과, 제2 해제 조건을 만족하지 않으면 아이들 정지 모드를 지속적으로 유지하고(S26), 제2 해제 조건을 만족하면 운전자의 의지에 상관없이 엔진을 재시동시킨다(S28).
모니터링 인자 중에서 DOC의 온도는 아이들 정지 모드가 지속됨에 따라 DOC의 온도가 하강하게 되며, 이에 따라 DOC의 온도가 활성화 온도인 약 200 ℃ 이하로 강하되면, 배기 가스에 포함된 유해 가스인 CO의 변환 효율이 떨어져 에미션을 악화시키게 된다. 따라서 DOC가 활성화 온도 이하로 강하되면, 아이들 정지 모드를 해제시켜 배기 가스의 열에 의해 상시 활성화 온도 이상이 유지되도록 한다. 또한 엔진 냉각수의 온도가 설정된 온도인 약 60 ℃ 이하로 떨어지면 엔진의 시동성을 악화시키므로, 아이들 정지 모드를 해제시켜 엔진 냉각수의 온도가 약 60 ℃이하로 떨어지는 것을 방지한다. 또한, 엔진 오일의 온도가 설정된 온도인 약 60 ℃ 이하로 떨어지면 오일의 점도에 의해 시동성 및 연비를 악화시키므로, 아이들 정지 모드를 해제시켜 엔진 오일의 온도가 약 60 ℃ 이하로 떨어지는 것을 방지한다.
또한, 배터리의 충전 전압이 기준 전압 이하로 떨어지면 크랭킹이 악화되어 시동성이 악화되므로, 아이들 정지 모드를 해제시켜 배터리에 충분한 전압의 충전이 유지될 수 있도록 한다. 또한, 아이들 정지 모드가 지속되면 브레이크 배압이 저하되며, 이에 따라 정상적인 제동력을 확보하지 못하므로, 아이들 정지 모드를 해제시켜 브레이크 배압을 안정되게 확보하여 준다.
상술한 바와 같이, 종래기술의 ISG 시스템은 아이들 정지 모드의 지속에 따른 시동성 악화를 사전에 예방하고, DOC의 상태를 활성화 온도의 조건으로 상시 유지시켜 DOC의 CO 정화 효율을 안정되게 유지시켜 에미션의 안정화를 제공한다.
그러나 종래기술의 ISG 시스템은 차량의 제작사 별로 상이하게 제공되는 EMS(Engine Management System) 데이터를 이용하여, ISG 기능을 구현하므로, 종래기술이 적용된 차량에만 ISG 기능이 적용 가능하다. 예컨대, 종래기술의 ISG 시스템은 EMS 데이터를 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit : ECU)에서 직접 처리하므로, 이에 따라 ISG 기능이 없는 이미 생산되거나 판매된 차량 즉, 양산품의 차량에는 ISG 기능을 적용하기가 어렵다.
뿐만 아니라, 차량의 제조사별 또는 종류별로 ISG 기능의 요구 조건이 상이하므로, 제조사별 또는 종류별로 요구 조건을 수정하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 모든 차량에 지능형 ISG 기능을 적용하여 범용으로 사용 가능한 인텔리젼트 ISG 제어 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기생산 및 판매된 차량에도 지능형 ISG 기능을 적용 가능한 인텔리젼트 ISG 제어 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연료 소모를 보다 절감하기 위하여 감속 시에도 엔진을 정지시키는 인텔리젼트 ISG 제어 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 차량의 외부에서 차량 진단 장치와 연결되어 OBD 데이터로부터 차량 정보를 검출하는 지능형 ISG 제어기를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 외부에서 차량 정보를 검출하여 엔진을 정지 및 재시동하도록 제어 가능하다.
이 특징에 따른 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은, 차량의 상태를 감지하는 복수 개의 센서들과; 상기 센서들로부터 감지 정보를 받아서 차량 제어를 위한 EMS 데이터를 제공하는 엔진 제어 유닛과; 상기 엔진 제어 유닛으로부터 상기 EMS 데이터를 받아서 상기 차량의 고장 여부를 진단하기 위한 OBD 데이터를 생성하는 차량 진단 장치 및; 차량 외부에서 상기 차량 진단 장치에 연결되고, 상기 차량 진단 장치로부터 상기 OBD 데이터를 받아서 상기 차량의 상태에 대응하는 복수 개의 차량 정보들을 검출하고, 검출된 상기 차량 정보들이 상기 차량의 엔진을 중지하기 위한 조건에 모두 만족하는지를 판별하여, 상기 차량의 인젝터를 오프시키는 지능형 ISG 제어기를 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 지능형 ISG 제어기는; 상기 OBD 데이터로부터 상기 차량 정보를 검출하여, 적어도 상기 차량의 냉각수 온도, 상기 차량 조향축의 회전 각도, 상기 차량의 브레이크 압력 및, 상기 차량의 속도들을 포함시켜서 상기 조건을 판별한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 지능형 ISG 제어기는; 상기 OBD 데이터로부터 브레이크가 동작되는 브레이크 온 상태를 더 검출하여, 상기 차량의 엔진을 중지시킬지 여부를 판별한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 지능형 ISG 제어기는; 상기 차량의 냉각수 온도, 상기 차량 조향축의 회전 각도, 상기 차량의 브레이크 압력 및, 상기 차량의 속도들 중 적어도 어느 하나라도 상기 조건을 만족하지 않으면, 상기 엔진이 중지되지 않도록 상기 인젝터와 상기 차량의 스타트 모터를 제어한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 지능형 ISG 제어기는; 상기 차량 정보로부터 상기 차량의 브레이크 압력, 감속 기울기, 조향각 및 배터리 전압을 검출하여 상기 검출된 정보들 중 어느 하나라도 상기 조건을 만족하지 않으면, 상기 엔진이 중지되지 않도록 제어한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 인텔리젼트 ISG 제어 시스템에서의 지능형 ISG 기능을 제어하는 방법이 제공된다.
이 특징에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 제어 방법은, 차량의 차량 진단 장치에 지능형 ISG 제어기를 연결하고, 상기 차량 진단 장치로부터 OBD 데이터를 받아서, 차량 정보를 검출하는 단계와; 검출된 상기 차량 정보들 모두가 상기 차량의 엔진을 정지시키는 인젝션 오프 조건을 만족하는지를 판별하는 단계와; 상기 인젝션 오프 조건을 모두 만족하면, 상기 차량이 브레이크 온 상태인지를 판별하는 단계 및; 상기 인젝션 오프 조건을 만족하고, 상기 차량이 상기 브레이크 온 상태이면, 상기 차량의 인젝터로부터 상기 차량의 엔진으로 연료 공급을 중단하도록 제어하는 단계를 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 제어 방법은; 상기 차량 정보가 상기 인젝션 오프 조건과, 상기 브레이크 온 상태 중 어느 하나라도 상기 엔진을 정지시키는데 만족하지 않는 재시동 조건인지를 판별하는 단계 및; 상기 인젝션 오프 조건과 상기 브레이크 온 상태 중 어느 하나가 해당 기준값을 만족하지 않으면, 상기 엔진을 재시동하도록 상기 인젝터와 스타트 모터를 제어하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 차량 정보를 검출하는 단계는; 적어도 상기 차량의 냉각수 온도, 브레이크 압력, 조향축의 회전 각도, 이전 시동 오프 시간 및 상기 차량의 속도을 검출한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제어 방법은; 상기 차량의 상태 정보를 통해 브레이크 압력, 상기 차량의 감속 기울기, 상기 차량 조향축의 회전 각도, 배터리 전압을 판별하여, 상기 엔진을 정지시키는 조건에 어느 하나라도 만족시키지 않으면, 상기 차량의 상태를 안전성이 없다고 판단하고, 상기 엔진을 정지시키지 않거나 재시동한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 차량 정보를 검출하는 단계는; 상기 차량에 구비되는 복수 개의 센서들로부터 감지 정보를 받은 엔진 제어 유닛이 상기 감지 정보에 대응하여 상기 차량 진단 장치로 EMS 데이터를 제공하고, 상기 차량 진단 장치가 상기 EMS 데이터로부터 상기 OBD 데이터를 생성하고, 상기 지능형 ISG 제어기가 상기 OBD 데이터를 받아서 상기 차량 정보를 검출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 지능형 ISG 제어기를 외장형으로 구비하여 차량 진단 장치의 커넥터에 연결하고, OBD 데이터를 이용하여 엔진을 정지 및 재시동시키는 조건을 검출하여, 지능형 ISG 기능을 수행하기 위한 조건을 모두 만족할 때, 엔진을 정지시킴으로써, 모든 차량에 적용 가능하고, 연료 소모 절감 및 환경 보호 효과를 얻을 수 있다.
또 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 차량의 정지 및 감속 구간에서도 엔진을 정지시키는 지능형 ISG 기능을 구현함으로써, 종래기술의 ISG 시스템 보다 연료를 더 절감할 수 있다.
또한 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 차량의 상태 정보를 반영하여 지능형 ISG 기능을 구현함으로써, 운전성 및 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 ISG 시스템의 제어 수순을 도시한 흐름도;
도 2는 본 발명에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템을 적용하는 개념을 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 구성을 도시한 블럭도;
도 4는 도 3에 도시된 지능형 ISG 제어기의 구성을 도시한 블럭도;
도 5는 도 2에 도시된 안전 로직에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도;
도 6은 도 2에 도시된 ISG 로직에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도; 그리고
도 7은 도 6에 도시된 차량 정보 검출 루틴의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 용어 "ISG"는 종래기술의 'ISG(Idle Stop and Go)'와 구분하기 위하여, "지능형 ISG(Intelligent Idle Stop and Go)"로 표기한다. 종래기술의 ISG 기능에서 아이들(idle) 상태는 엔진 시동이 걸려있고 차속이 없는 즉, 엑셀레이터 신호가 없는 경우를 의미하지만, 본 발명의 지능형 ISG((Intelligent Idle Stop and Go)에서는 연료 소모를 보다 절감하기 위하여, 차량의 감속 구간에서도 인젝션 오프(injection off) 조건을 판별하고, 이를 통해 엔진을 정지 또는 재시동을 제어한다.
도 2는 본 발명에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템을 적용하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 차량의 안전 로직 내에서 구동되고, 동시에 오동작이 발생되지 않도록 안전성(fail safety)을 확보하기 위하여, 안전 로직 범위 중 특정한 안전 로직 즉, "지능형 ISG(Intelligent Idle Stop and Go) 로직" 안에서만 ISG 기능이 처리되도록 제어한다.
예를 들어, 안전 로직은 ISG 기능이 수행될 때, 미연의 사고를 방지하고, 안전성을 확보하기 위하여, 차량 상태 정보를 검출하여 엔진의 동작을 제어하기 위한 복수 개의 조건들 중 적어도 어느 하나만 만족하는 경우에 처리되는 것을 의미하고, 지능형 ISG 로직은 상기 조건들을 동시에 모두 만족할 경우에 구동되는 것을 의미한다.
이를 위해 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템은 하드웨어 및 알고리즘을 이용하여 안전 로직 및 지능형 ISG 로직을 구현한다. 따라서 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 안전 로직 및 지능형 ISG 로직에 대한 구성 및 작용을 도 3 내지 도 7을 이용하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 4는 도 3에 도시된 지능형 ISG 제어기의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 차량 외부에 구비되는 ISG(Intelligent Stop and Go) 제어기(170)를 포함한다. 또 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 차량 내부에 구비되는 복수 개의 센서(130)들과, 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit : ECU)(110)과, 차량 진단 장치(On Board Diagnosics : OBD)(120)와, 엔진(160)으로 연료를 분사, 공급하는 인젝터(injector)(140) 및, 엔진(160)을 시동시키는 스타트 모터(start motor)(150)를 포함한다.
센서(130)들은 차량의 동작 상태를 실시간으로 감지하여 엔진 제어 유닛(ECU)(110)으로 제공한다. 또 센서(130)들 중 일부는 차량의 동작 상태를 실시간으로 감지하여 지능형 ISG 제어기(170)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 브레이크(미도시됨)나 인젝터(140)의 동작 상태를 감지하는 센서의 경우에는 ISG 제어기(170)로 감지 신호를 제공한다.
이러한 센서(130)들은 예컨대, 차량의 냉각수 온도를 측정하는 센서와, 차량 조향축의 회전 각도(이하 조향각)을 감지하는 센서, 브레이크 압력을 측정하는 센서, 차량의 속도를 측정하는 센서, 브레이크의 동작 상태를 감지하는 센서 및, 인젝터의 동작 상태를 감지하는 센서 등을 포함한다.
엔진 제어 유닛(ECU)(110)은 센서(130)들로부터 제공되는 감지 정보를 이용하여 차량의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 인젝터(140) 및 스타트 모터(150)를 제어하여 엔진(160)을 구동시킨다. 엔진 제어 유닛(ECU)(110)은 엔진(160)을 제어하기 위하여 차량의 상태에 대한 다양한 정보들을 EMS(Engine Management System) 데이터로 설정, 저장한다. 이러한 엔진 제어 유닛(ECU)(110)은 EMS 데이터를 차량 진단 장치(OBD)로 제공한다. EMS 데이터는 차량 개발용 데이터로, 제조사에서만 설정 및 이용 가능하다.
차량 진단 장치(OBD)(120)는 차량의 각종 센서(130)들과 엑츄에이터 예를 들어, 인젝터(140), 스타트 모터(150) 등이 정상적으로 동작하는지를 진단하기 위하여, 엔진 제어 유닛(ECU)(110)으로부터 EMS 데이터를 받아서 OBD 데이터를 생성, 저장한다. 차량 진단 장치(130)는 지능형 ISG 제어기(170)로 OBD 데이터를 전달한다. 이를 위해 차량 진단 장치(130)는 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 지능형 ISG 제어기(170)로 OBD 데이터를 전송한다. 여기서 OBD 데이터는 유지 보수용 데이터로, EMS 데이터들 중 ISG 기능을 제어하기 위한 일부 데이터가 포함되며, EMS 데이터의 내용과 동일하게 제공된다. 이 실시예에서, 차량 진단 장치(120)는 엔진 제어 유닛(110)과 독립적인 장치로 구비되어 있으나, 실질적으로 차량 진단 장치(120)는 엔진 제어 유닛(110)의 내부에 구비되고, 차량 진단 장치(120)와 연결되는 커넥터(미도시됨)를 통하여 차량 외부의 지능형 ISG 제어기(170)와 연결된다.
그리고 지능형 ISG 제어기(Intelligent Idle Stop and Go)(170)는 차량의 외부에 구비되는 외장형 제어기로서, 차량의 정지 상태 및 감속 상태에서 지능형 ISG 기능을 수행하도록 제어한다. 이를 위해 지능형 ISG 제어기(170)는 차량 진단 장치(OBD)(120)로부터 OBD 데이터를 받아서 인젝션 오프(injection OFF) 조건을 판별하고, 판별 결과에 대응하여 엔진(160)을 정지 또는 재시동하도록 제어한다. 지능형 ISG 제어기(170)는 차량의 종류나 제조사에 관계없이 모든 차량의 차량 진단 장치(120)에 연결되고, 차량 진단 장치(120)로부터 제공되는 OBD 데이터를 이용하여 인젝션 오프 조건 여부를 판단한다.
이 실시예에서의 인젝션 오프 조건은 차량에 무리가 가지 않기 위해 냉각수 온도 조건과, 운전자의 안전 및 운전자가 판단하는 응급 상황에 적절히 대처 할 수 있도록 조향축의 회전 각도(즉, 조향각)와, 브레이크 압력 조건 등을 포함한다.
또 인젝션 오프 조건에는 연료 차단(Fuel cut) 구간을 최대화하도록 차속 조건을 포함한다. 이는 본 발명의 목적 중 하나인 배출 가스 감소를 위해 감속 구간에 대해서도 연료 분사를 제어하기 위한 것이다. 차속 조건은 감속 구간에서 연료 차단 구간을 차량이 정지될 때까지 연장시켜서 연료 소모를 줄일 수 있다. 예를 들어, 임의의 차량에서 종래기술에 의한 ISG 기능을 수행하기 위한 연료 차단 구간을 시작점 2100 RPM에서 끝점 900 RPM 까지의 감속 구간으로 설정되었다면, 이 경우 엔진 회전 속도가 900 RPM 이하로 떨어지면, 연료 차단(Fuel Cut) 기능을 중지하고 연료를 공급하여 엔진을 재구동시킨다.
그러나 본 발명은 지능형 ISG 기능을 위한 연료 감속 구간을 시작점 2100 RPM에서 끝점 0 RPM 까지의 구간으로 설정하여, 차속이 감속되는 경우에도 900 RPM 이하에서 차량이 정지될 때까지의 구간에서 연료를 공급하지 않고 지능형 ISG 기능을 수행하도록 제어한다. 또한 차속 조건은 운전자의 안전을 위해 급박하게 감속되는 구간에 대해서는 감속 기울기 조건을 인지하여 ISG 기능을 오프시키도록 제어할 수 있다. 이러한 본 발명의 지능형 ISG 기능은 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)이 도 2의 안전 로직 내에서 이루어지도록 제어하므로, 안전성 확보 및 사고 방지가 가능하다. 본 발명의 지능형 ISG 기능을 제어하는 방법에 대해서는 도 5 내지 도 7에서 구체적으로 설명하겠다.
이 실시예에서 지능형 ISG 제어기(170)는 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 제어 유닛과(172), 외부로부터 전원(Vin)을 공급받아서 지능형 ISG 제어기(170)의 전원(Vcc)을 공급, 관리하는 전원 관리부(Power Management Unit)(182)와, 복수 개의 입출력부(174 ~ 180)와, 메인 제어 유닛(172)과 통신을 하기 위한 USB 인터페이스부(184) 및, 차량 진단 장치(OBD)와 연결되어 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 OBD 데이터를 받아들이는 CAN 전송부(CAN transfer)(186)를 포함한다.
메인 제어 유닛(Main Control Unit : MCU)(172)은 지능형 ISG 제어기(170)의 제반 동작을 제어하여 본 발명에 따른 지능형 ISG 기능을 수행하도록 제어한다. 메인 제어 유닛(172)은 내부에 메모리 장치(미도시됨)가 구비되며, 메모리 장치에는 본 발명의 지능형 ISG 기능을 제어하기 위한 알고리즘이 저장된다.
입출력부(174 ~ 180)는 디지털 입력부(176), 디지털 출력부(174), 아날로그 입력부(178) 및 아날로그 출력부(180)를 포함한다. 이 실시예에서 지능형 ISG 제어기(170)는 아날로그 입력부(178)를 통해 센서(130)들 중 일부 예컨대, 브레이크 동작 상태를 감지하기 위한 브레이크 신호와, 인젝터의 동작 상태를 감지하기 위한 인젝터 신호를 받아서 메인 제어 유닛(172)으로 제공한다. 또 지능형 ISG 제어기(170)는 아날로그 출력부(180)를 통해 인젝터(140) 및 스타트 모터(150)를 제어하는 제어 신호(Injection_ON/OFF, Start_ON/OFF)를 출력한다. 물론 지능형 ISG 제어기(170)는 디지털 입력부(176) 및 디지털 출력부(174)를 이용하여 각종 센서들 및 각종 엑츄에이터들과 연결되어 제어할 수도 있다.
그러므로 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 차량의 외부에서 차량 진단 장치(120)와 연결되는 지능형 ISG 제어기(170)를 이용하여 차량의 제조사 및 종류에 관계없이 지능형 ISG 기능을 처리하도록 제어함으로써, 범용으로 적용 가능하다.
계속해서 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 안전 로직 및 지능형 ISG 로직에 대한 알고리즘을 도 5 내지 도 7을 이용하여 상세히 설명한다.
도 5는 도 2에 도시된 안전 로직에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 지능형 ISG 제어기(170)가 처리하는 알고리즘으로서, 이 알고리즘은 메인 제어 유닛(172)의 메모리 장치(미도시됨)에 저장된다.
도 5를 참조하면, 단계 S200에서 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 안전 로직을 제어하기 위하여, 지능형 ISG 제어기(170)를 이용하여 OBD 데이터로부터 차량의 상태 정보를 검출한다. 이는 차량의 상태 정보를 통해 안정성을 판단하기 위함이다.
단계 S210에서 차량 상태 정보를 통해 브레이크 압력이 기준 압력 'A' 보다 작은 지를 판별한다. 이는 충분한 제동력을 확보하기 위하여 브레이크가 정상 동작 상태인지를 판별하기 위함이다. 따라서 브레이크 압력이 기준 압력 'A' 보다 작으면, 안정성을 판단한다.
단계 S220에서 차량의 감속 기울기가 평소 감속 기울기보다 급격히 하향하는 급감속 기울기 'B' 이상인지를 판별한다. 예를 들어, 차량이 일반적인 주행에서 감속 기울기가 약 5 ~ 8 Km/s 정도라면, 급감속 기울기는 약 15 Km/s 이상으로 2 내지 3 배 정도의 감속 기울기를 갖는다. 따라서 차량의 감속 기울기가 급감속 기울기를 갖으면, 안전성을 판단한다.
단계 S230에서 차량의 조향각이 기준 각도 'C' 이상인지를 판별한다. 이는 차량의 조향각을 기준 각도 'C' 이상이면, 차량의 선회를 인식하여 안전성을 판단한다.
단계 S240에서 배터리 전압이 기준 전압 'D' 이하인지를 판별한다. 이는 배터리의 전압 강하로 인하여 차량의 다른 전기 장치들의 미동작 및/또는 오작동을 방지하기 위하여 적정 레벨의 배터리 전압인지를 판별하기 위함이다. 예를 들어, 차량이 정지시의 배터리 전압은 약 12 V이고, 운전 중에 배터리 전압은 약 14 V이며, 아이들(idle) 상태에서 배터리 전압은 약 12.4 V 이하로 측정된다. 이 경우, 배터리의 전압이 약 11 V 이하인지를 판별한다. 판단 결과, 배터리 전압이 기준 전압 'D' 이하이면, 엔진을 재시동해야 하므로 안전성을 판단한다.
여기서 상술한 단계 S210부터 단계 S240의 수순들은 시간의 흐름에 따라 순차적으로 처리되는 것이 아니라, 실질적으로 동시에 처리된다.
따라서 단계 S250에서 상술한 단계 S210 내지 단계 S240의 조건들 중 어느 하나라도 기준값(A ~ D)에 만족하지 않으면, 안전성이 없다고 판단하고, 이어서 단계 S260에서 시동 오프를 중지되어, ISG 기능이 오프된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 안전 로직 범위 내에서 안전성을 판단하기 위한 다양한 조건들 중 적어도 어느 하나라도 그 조건을 만족하지 않을 경우에 안전상의 문제가 발생될 소지가 있다고 판단하여, ISG 기능을 오프시킨다.
그리고 도 6은 도 2에 도시된 ISG 로직에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이고, 도 7은 도 6에 도시된 차량 정보 검출 루틴의 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이들 수순 또한 도 5와 마찬가지로, 지능형 ISG 제어기(170)가 처리하는 알고리즘으로서, 이 알고리즘은 메인 제어 유닛(172)의 메모리 장치(미도시됨)에 저장된다.
도 6을 참조하면, 단계 S300에서 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 도 2에 도시된 본 발명의 지능형 ISG 로직을 처리하기 위하여, OBD 데이터를 이용하여 차량 정보를 검출한다.
단계 S320에서 검출된 차량 정보가 지능형 ISG 기능을 수행해야 할 인젝션 오프(injection OFF) 조건인지를 판별한다. 이 실시예에서는 지능형 ISG 기능을 수행하기 위하여, 엔진(160)이 정지 및 재시동하도록 인젝터(140)와 스타트 모터(150)를 제어(Injection_ON/OFF, Start_ON/OFF)한다.
이 실시예에서 차량 정보 검출 루틴(S300)은 도 7에 도시된 바와 같이, 단계 S302에서 냉각수 온도가 기준 온도 이상인지를 판별하고, 단계 S304에서 브레이크 압력을 판별하고, 단계 S306에서 조향각을 판별한다.
그리고 단계 S308에서 이전 시동 오프 시간(inhibit time)을 판별한다. 이는 차량의 잦은 가속 및/또는 감속에 의한 불편함을 해소하기 위하여, 이전 시동 오프 시간을 측정하고, 이를 통해 지능형 ISG 기능에 대한 인식과 함께 운전자의 운전성을 확보하기 위함이다. 이는 시내 주행 중이거나 주차 중인 경우, 엔진 중지 및 재시동 횟수가 여러 번 반복되면, 운전자가 불편함을 느낄 수 있기 때문에 차량의 이전 시동 오프 시간 예를 들어 약 3 초 정도 동안에는 인젝션 오프 조건을 만족하더라도 엔진을 중지시키지 않는다. 물론 이전 시동 오프 시간은 보정(calibration) 가능한 변수이므로 제조사, 차종 및 개발자의 의지 등에 의해 다양하게 조절 가능하다.
이어서 단계 S310에서 차량이 감속하는지 운행 중인지를 판별하기 위하여, 차속이 기준 속도 'G' 이상인지를 판별한다. 이를 통해 차속이 감속 기울기를 가지는 경우에 지능형 ISG 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 차속이 감속 기울기를 가지더라도, 안정성을 확보하기 위하여, 특정 차속 이상 구간 예를 들어, 차속이 약 60 Km/h 이상에서는 지능형 ISG 기능을 수행하지 않도록 제어된다.
이러한 차량 정보 검출 루틴(S300)은 냉각수 온도, 브레이크 압력, 조향각, 차속 및, 이전 시동 오프 시간들 모두가 인젝트 오프 조건에 적합하다고 판단되면, 지능형 ISG 기능을 수행하도록 제어한다.
다시 도 6을 참조하면, 인젝션 오프 조건이 판별되면, 단계 S330에서 브레이크 온 상태인지를 판별한다. 이는 인젝션 오프 조건과 함께, 브레이크 온 상태를 통해 차량을 운행하고자 하는 운전자의 의지를 감안하여 지능형 ISG 기능을 제어하기 위함이다. 따라서 차량 정보가 인젝션 오프 조건을 만족하더라도 브레이크가 오프되어 운전자의 의지가 차량을 운행하고자 한다면, 지능형 ISG 기능을 중지시켜야 한다.
단계 S340에서 인젝션 오프 신호를 인젝터(140)로 출력하여 엔진(160)으로 연료 공급을 중단하도록 제어하여 지능형 ISG 기능을 수행한다.
단계 S350에서 지능형 ISG 기능이 수행 중에 차량 정보가 재시동 조건인지를 판별한다. 이는 도 7의 단계 S302 내지 단계 S310의 인젝션 오프 조건과, 단계 S330의 운전자 의지 즉, 브레이크를 밟았는지 안밟았는지의 여부를 판별하기 위한 브레이크 오프 상태 중 어느 하나라도 해당 기준값을 만족하지 않게 되는지를 판별한다.
이어서 단계 S360에서 인젝션 오프 조건과 브레이크 오프 상태 중 어느 하나가 해당 기준값을 만족하지 않으면, 엔진(160)을 재시동하도록 인젝터(140)와 스타트 모터(150)를 제어(Injection_ON/OFF, Start_ON/OFF)한다. 즉, 지능형 ISG 제어기(170)는 엔진(160)을 재시동하도록 연료 공급 및 점화를 위한 제어 신호(Injection_ON/OFF, Start_ON/OFF)를 인젝터(140)와 스타트 모터(150)로 각각 출력하여 엔진(160)을 구동시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 안전 로직 범위 내에 지능형 ISG 로직을 정의하고, 차량의 외부에서 차량 진단 장치(120)로부터 차량 상태 정보 및 차량 정보에 대응되는 OBD 데이터를 받아서 냉각수 온도, 브레이크 압력, 조향각, 차속 등을 검출하여 인젝션 오프 조건인지를 판별하고, 이를 통해 지능형 ISG 기능을 수행하도록 제어한다.
또한 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 인젝션 오프 조건과 함께 운전자의 의지를 반영하여, 지능형 ISG 기능을 수행하도록 제어한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 인텔리젼트 ISG 제어 시스템(100)은 안전 로직 범위 내에서는 엔진(160)을 중지시키기 위한 조건들 중 적어도 어느 하나에 만족하지 않으면, 안전성을 확보하기 위하여 지능형 ISG 기능을 중지시킨다.
이상에서, 본 발명에 따른 인텔리젼트 ISG 제어 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
100 : 인텔리젼트 ISG 제어 시스템
110 : 엔진 제어 유닛(ECU)
120 : 차량 진단 장치(OBD)
130 : 센서들
140 : 인젝터
150 : 스타트 모터
160 : 엔진
170 : 지능형 ISG 제어기

Claims (10)

  1. 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고(Intelligent Idle Stop and Go) 제어 시스템에 있어서:
    차량의 상태를 감지하는 복수 개의 센서들과;
    상기 센서들로부터 감지 정보를 받아서 차량 제어를 위한 EMS(Engine Management System) 데이터를 제공하는 엔진 제어 유닛과;
    상기 엔진 제어 유닛으로부터 상기 EMS 데이터를 받아들이고, 상기 EMS 데이터로부터 OBD(On Board Diagnosics) 데이터를 생성하는 차량 진단 장치 및;
    차량 외부에서 상기 차량 진단 장치와 연결되고, 상기 차량 진단 장치로부터 상기 OBD 데이터를 받아서 상기 차량의 상태에 대응하는 복수 개의 차량 정보들을 검출하고, 검출된 상기 차량 정보들이 상기 차량의 엔진을 중지하기 위한 조건에 모두 만족하는지를 판별하여, 상기 차량의 인젝터를 오프시키는 지능형 ISG(Intelligent Stop and Go) 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지능형 ISG 제어기는;
    상기 OBD 데이터로부터 상기 차량 정보를 검출하여, 적어도 상기 차량의 냉각수 온도, 상기 차량 조향축의 회전 각도, 상기 차량의 브레이크 압력 및, 상기 차량의 속도들을 포함시켜서 상기 조건을 판별하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지능형 ISG 제어기는;
    상기 OBD 데이터로부터 브레이크가 동작되는 브레이크 온 상태를 더 검출하여, 상기 차량의 엔진을 중지시킬지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 지능형 ISG 제어기는;
    상기 차량의 냉각수 온도, 상기 차량 조향축의 회전 각도, 상기 차량의 브레이크 압력 및, 상기 차량의 속도들 중 적어도 어느 하나라도 상기 조건을 만족하지 않으면, 상기 엔진이 중지되지 않도록 상기 인젝터와 상기 차량의 스타트 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지능형 ISG 제어기는;
    상기 차량 정보로부터 상기 차량의 브레이크 압력, 감속 기울기, 조향각 및 배터리 전압을 검출하여 상기 검출된 정보들 중 어느 하나라도 상기 조건을 만족하지 않으면, 상기 엔진이 중지되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템.
  6. 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고(Intelligent Idle Stop and Go) 제어 시스템의 제어 방법에 있어서:
    차량의 차량 진단 장치에 지능형 ISG(Intelligent Stop and Go) 제어기를 연결하고, 상기 차량 진단 장치로부터 OBD(On Board Diagnosics) 데이터를 받아서, 차량 정보를 검출하는 단계와;
    검출된 상기 차량 정보들 모두가 상기 차량의 엔진을 정지시키는 인젝션 오프(injection OFF) 조건을 만족하는지를 판별하는 단계와;
    상기 인젝션 오프 조건을 모두 만족하면, 상기 차량이 브레이크가 동작되는 브레이크 온 상태인지를 판별하는 단계 및;
    상기 인젝션 오프 조건을 만족하고, 상기 차량이 상기 브레이크 온 상태이면, 상기 차량의 인젝터로부터 상기 차량의 엔진으로 연료 공급을 중단하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 방법은;
    상기 차량 정보가 상기 인젝션 오프 조건과, 상기 브레이크 온 상태 중 어느 하나라도 상기 엔진을 정지시키는데 만족하지 않는 재시동 조건인지를 판별하는 단계 및;
    상기 인젝션 오프 조건과 상기 브레이크 온 상태 중 어느 하나가 해당 기준값을 만족하지 않으면, 상기 엔진을 재시동하도록 상기 인젝터와 스타트 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템의 제어 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 차량 정보를 검출하는 단계는;
    적어도 상기 차량의 냉각수 온도, 브레이크 압력, 조향축의 회전 각도, 이전 시동 오프 시간 및 상기 차량의 속도을 검출하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 방법은;
    상기 차량의 상태 정보를 통해 브레이크 압력, 상기 차량의 감속 기울기, 상기 차량 조향축의 회전 각도, 배터리 전압을 판별하여, 상기 엔진을 정지시키는 조건에 어느 하나라도 만족시키지 않으면, 상기 차량의 상태를 안전성이 없다고 판단하고, 상기 엔진을 정지시키지 않거나 재시동하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템의 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 차량 정보를 검출하는 단계는;
    상기 차량에 구비되는 복수 개의 센서들로부터 감지 정보를 받은 엔진 제어 유닛이 상기 감지 정보에 대응하여 상기 차량 진단 장치로 EMS(Engine Management System) 데이터를 제공하고, 상기 차량 진단 장치가 상기 EMS 데이터로부터 상기 OBD 데이터를 생성하고, 상기 지능형 ISG 제어기가 상기 OBD 데이터를 받아서 상기 차량 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 인텔리젼트 아이들 스탑 앤 고 제어 시스템의 제어 방법.
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