KR101326513B1 - 자동차용 발전기의 전압 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기의 급격한 전압 변동을 방지하기 위한 자동차용 발전기의 전압 제어방법에 관한 것으로, 자동차용 발전기의 전압이 급격하게 변동되는 것을 방지하기 위하여, 진 작동 시 발전기의 전압 변동 유발(triggering)을 예측 판단하는 단계; 상기 전압 변동 유발이 예상되면 전압 변동을 수행하는 목표제어시간을 결정하는 단계; 상기 목표제어시간 동안 발전기의 전압변동속도를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 발전기의 전압 제어방법을 제공한다.

Description

자동차용 발전기의 전압 제어방법 {Method for controlling voltage of vehicle generator}

본 발명은 자동차용 발전기의 전압 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전기의 급격한 전압 변동을 방지하기 위한 자동차용 발전기의 전압 제어방법에 관한 것이다.

최근 자동차 메이커들은 고유가 시대에 맞춰 연비 개선을 위해 차량 주행 중 발전기의 부하를 조절할 수 있도록 하고 있다. 즉, 연료가 덜 소모되는 차량이 감속되는 경우 발전기의 부하를 높여 전기 에너지를 많이 생산하고 이를 저장장치에 저장하며, 연료가 많이 소모되는 감속이 아닌 경우에는 저장한 에너지를 사용하여 전기에너지 생산량을 줄여 연비를 개선한다.

발전기의 부하는 보통 전압으로 제어되며, 전압 제어량은 ECU(Engine Control Unit) 즉, 엔진장치에 의해 제어된다. 차량이 가속, 감속, 정속 등 주행상태가 변화하지 않는 경우 발전기의 부하가 변동되면 엔진 제어에 영향을 미친다.

일 예로 아이들 상태의 경우, 발전기의 부하를 높게 제어하고 있는데 갑작스럽게 부하가 낮게 변경되어 급격한 전압 변동이 발생하면 엔진의 회전수 변동이 발생하고(도 4 참조), 이에 엔진의 NVH가 저하되며 결국 소비자에게 불쾌감을 안겨주게 된다.

도 4에서는 종래 자동차용 발전기의 갑작스런 전압 변동으로 발생되는 엔진 rpm의 변동을 보여주고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 차량의 주행 상태가 변화하지 않는 일정한 경우 또는 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 영역이 아닌 경우 발전기의 전압이 급격하게 변동되는 것을 방지하는 자동차용 발전기의 전압 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동차용 발전기의 전압이 급격하게 변동되는 것을 방지하기 위하여, 엔진 작동 시 발전기의 전압 변동 유발(triggering)을 예측 판단하는 단계; 상기 전압 변동 유발이 예상되면 전압 변동을 수행하는 목표제어시간을 결정하는 단계; 상기 목표제어시간 동안 발전기의 전압변동속도를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 발전기의 전압 제어방법을 제공한다.

본 발명의 구현예에 있어서, 상기 발전기의 전압 변동 유발을 예측 판단하는 단계에서는, 발전기 전기부하의 작동모드 변경을 인지하거나, 또는 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 상태가 아닌 경우에서 발전기의 제어모드 변경을 인지하여 발전기의 전압 변동 유발을 예측 판단한다.

또한 본 발명의 구현예에 있어서, 상기 목표제어시간은 발전기의 목표전압변동량을 전압변동속도상수로 나누어 산출한 것으로, 상기 목표전압변동량은 각각의 전기부하에 따라 또는 발전기의 제어모드에 따라 ECU에 설정된 값을 사용한다.

또한 본 발명의 구현예에 있어서, 상기 발전기의 전압변동속도를 제어한 제어시간이 상기 목표제어시간 이상일 때, 엔진이 오프(off) 상태이면 발전기의 전압변동속도 제어를 종료한다.

본 발명에 따른 발전기의 전압 제어방법은 엔진 작동 중 차량의 주행 상태가 변화하지 않는 일정한 경우 또는 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 영역이 아닌 경우 목표제어시간 동안 일정한 전압변동속도로 발전기의 전압 변동을 제어함으로써 발전기의 급격한 전압 변동을 방지할 수 있고, 이에 안정적인 엔진 및 차량 제어가 가능하게 되며, 엔진 RPM을 일정하게 유지하고 차량의 NVH를 개선하게 되어 엔진 및 차량의 NVH 개선을 위한 별도의 비용이 절감되며 그에 따른 원가 절감의 효과를 얻을 수 있고, 연비 개선 및 상품성 향상 등의 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 발전기의 전압 제어방법을 나타낸 순서도,
도 2는 자동차용 발전기의 제어시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 발전기의 전압 제어시 개선된 엔진 RPM을 나타낸 도면,
도 4는 종래 자동차용 발전기의 급격한 전압 변동으로 발생되는 문제점을 나타낸 도면.

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은 자동차용 발전기의 전압 변동 속도를 제어하는 방법에 관한 것으로, 차량의 주행 상태가 변화하지 않는 일정한 경우 또는 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 영역이 아닌 경우 발전기의 전압이 급격하게 변동되는 것을 방지하여 엔진 RPM을 일정하게 유지하고 차량 NVH를 개선하도록 한다.

본 발명에서는 엔진이 작동 중일 때 발생하는 발전기의 전압 변동을 제어하는데, 도 1에 나타낸 바와 같이, 발전기의 전압 변동 유발(triggering)을 예측하여 판단하는 단계(S100); 전압 변동 유발이 예상되면 전압 변동을 제어하는 시간 즉, 목표제어시간을 결정하는 단계(S110); 결정한 목표제어시간 동안 발전기의 전압 변동을 지연 제어하여 전압변동속도를 일정하게 제어하는 단계(S120); 발전기의 전압변동속도를 제어한 제어시간이 목표제어시간 이상인지 비교 판단하는 단계(S130); 등을 거쳐 발전기의 전압이 급격히 변화하지 않고 일정하게 변화하도록 제어한다.

상기 목표제어시간 경과 후에는 엔진이 오프(off) 상태이면(S140) 발전기의 전압 제어를 종료하고 엔진이 온(on) 상태이면 다시 전압 변동 유발이 예측되는지 판단하여 발전기의 전압(또는 전압변동속도) 제어를 계속 진행한다.

또한, 상기 목표제어시간 경과 전이면 계속 발전기의 전압변동속도 제어를 계속 진행한다.

그리고, 발전기의 전압 변동이 유발되지 않는 경우에는 기존 방식으로 발전기의 전압(전압변동속도)을 제어한다.

상기와 같이 수행되는 발전기의 전압 제어는 도 2와 같은 제어 시스템을 이용하여 실시할 수 있다.

ECU는 엔진 작동 중 차량의 주행 상태가 변화하지 않는 일정한 경우 또는 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 영역이 아닌 경우 발전기의 과다한 전압 변동 유발 여부를 예측하여 판단한다(S100).

여기서, 차량의 주행 상태가 변화하지 않는 일정한 경우는 차량 부하가 일정하게 유지되는 경우로, 예를 들어 가속주행시, 정속주행시, 감속주행시, 아이들(idle)시와 같은 경우가 있다. 그리고, 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 영역이 아닌 경우로는 차량 내 각종 시스템의 에러 발생시, 발전기 전기부하의 작동중일 시, 발전기 전압제어가 불가능한 환경(예컨대, 고온지역이나 저온지역)일 시 등이 있다.

과다한 전압 변동 유발을 판단하기 위하여, ECU는 발전기의 전기부하(전기장치)의 온(on)/오프(off) 작동모드 천이 정보를 이용한다.

전기부하의 작동모드가 온->오프, 또는 오프->온으로 천이되는 순간 발전기의 전압 변동이 과다하게 발생하게 되므로, 전기부하의 작동모드 변경을 감지/인지함으로써 발전기의 과다한 전압 변동 발생을 예측할 수 있다.

전기부하로는 헤드램프, 블로워, 와이퍼 등이 있으며, 일 예로 ECU는 헤드램프 또는 블로워가 특정 단수 이상으로 온(on) 되거나 또는 최대 단수로 온(on) 되는 순간을 감지/인지하여 발전기의 과다한 전압 변동을 예상할 수 있다.

또한, 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 영역(혹은 상태)이 아닌 경우에는 발전기의 제어모드가 천이되는 순간에도 발전기의 과다한 전압 변동이 발생하게 되므로 발전기의 제어모드 변경을 감지/인지함으로써 발전기의 전압 변동 발생을 예측/판단할 수 있다.

예를 들어, 발전기의 제어금지(혹은 제어중단) 모드에서 제어가능 모드로 변경되거나, 또는 발전기의 제어가능 모드에서 제어금지 모드로 변경되는 경우 발전기의 전압 변동이 과다하게 발생하게 되므로, ECU는 발전기의 제어모드 천이 순간을 인지함으로써 발전기의 전압 변동 유발을 예측 판단한다.

발전기의 제어금지 모드에서는 발전기의 전압을 변동제어하지 않고 고정전압(상수값)으로 제어하거나, 또는 기존 전압 제어시보다 높은 전압으로 발전기의 전압을 소폭 변동하여 제어한다.

ECU는 발전기의 전압 변동이 예측되면 전압 변동이 진행되는(이루어지는) 목표제어시간을 결정하고(S110) 그 시간 동안 발전기의 전압을 변경 제어하게 된다(S120).

상기 목표제어시간(t)은 발전기의 목표전압변동량(dV=V2-V1)을 전압변동속도상수(c)로 나누어 산출할 수 있다.

목표제어시간(t) = 목표전압변동량(dV) / 전압변동속도상수(c)

상기 목표전압변동량(dV)은 상대적인 값이 아닌 절대값으로 각각의 전기부하에 따라 또는 발전기의 제어모드에 따라 ECU에 설정된 값을 사용하게 되며, 전압변동속도상수(c) 역시 ECU에 설정된 값을 사용한다.

상기 목표제어시간(t)은 상기 식 외에 ECU에 설정한 상수값으로 고정하거나, 또는 다른 수식을 통해 결정하는 것도 가능하다.

목표제어시간을 결정한 후에는 결정한 목표제어시간(t) 동안 발전기의 전압을 변동시키게 되는데, 상기 목표제어시간(t) 동안 발전기의 전압을 전압변동속도상수(c)에 대응하는 속도로 일정하게 변동시킴으로써 발전기의 전압 변동을 지연 제어한다(S120).

ECU는 발전기의 전압이 변동되는 동안 제어시간이 목표제어시간 이상인지를 비교 판단하고(S130), 제어시간이 목표제어시간 이상이 되면 엔진의 오프(off) 여부에 확인하여(S140) 발전기 전압 제어를 종료하게 된다.

일 예로, 차량의 아이들 모드에서 상기와 같은 본 발명의 제어방식으로 발전기의 전압을 제어해 본 결과, 엔진의 회전수가 변동 없이 일정한 수준으로 개선됨을 확인할 수 있었다(도 3 참조).

이와 같은 발전기의 전압 제어방법은 발전기의 전기부하가 제어장치 즉, ECU 등에 의해 제어되는 모든 차량 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (4)

1. 자동차용 발전기의 전압이 급격하게 변동되는 것을 방지하기 위하여,
   엔진 작동 시 발전기의 전압 변동 유발(triggering)을 예측 판단하는 단계;
   상기 전압 변동 유발이 예상되면 전압 변동을 수행하는 목표제어시간을 결정하는 단계;
   상기 목표제어시간 동안 발전기의 전압변동속도를 제어하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 발전기의 전압 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 발전기의 전압 변동 유발을 예측 판단하는 단계에서는,
   발전기 전기부하의 작동모드 변경을 인지하거나, 또는 차량 주행 상태에 따른 발전기의 전압 제어 상태가 아닌 경우에서 발전기의 제어모드 변경을 인지하여 발전기의 전압 변동 유발을 예측 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차용 발전기의 전압 제어방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표제어시간은 발전기의 목표전압변동량을 전압변동속도상수로 나누어 산출한 것으로, 상기 목표전압변동량은 각각의 전기부하에 따라 또는 발전기의 제어모드에 따라 ECU에 설정된 값인 것을 특징으로 하는 자동차용 발전기의 전압 제어방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 발전기의 전압변동속도를 제어한 제어시간이 상기 목표제어시간 이상일 때, 엔진이 오프(off) 상태이면 발전기의 전압변동속도 제어를 종료하는 것을 특징으로 하는 자동차용 발전기의 전압 제어방법.
   

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