KR101491291B1

KR101491291B1 - 차량의 isg 장치

Info

Publication number: KR101491291B1
Application number: KR20130094804A
Authority: KR
Inventors: 송윤섭
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-11

Abstract

차량의 ISG 장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 차량의 엔진측에 위치하며 축압기에 저장된 고압의 오일로 유압을 발생하여 유압모터의 기능을 수행하여 엔진을 구동하거나 또는 오일탱크에 저장된 오일을 고압으로 축압하는 유압펌프의 기능을 수행하도록 마련된 모터겸용펌프; 및 상기 모터겸용펌프와 축압기를 연결하는 오일공급라인과 모터겸용펌프와 오일탱크를 연결하는 오일배출라인 사이에 형성되어 상기 모터겸용펌프가 유압모터 혹은 유압펌프의 기능을 수행하지 않을 때, 축압기 또는 오일탱크로부터 모터겸용펌프에 오일이 전달되지 않도록 개방되어 폐회로를 형성하여 폐회로 내에서 오일이 순환되도록 하는 순환밸브가 구비된 밸브바디;를 포함하되, 상기 밸브바디에는 전단은 축압기에 연결되고 후단은 오일공급라인에 연결되는 제1밸브; 전단은 오일탱크에 연결되고 후단은 오일배출라인에 연결되는 제3밸브; 전단은 상기 제1밸브의 전단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브의 후단에 연결되는 제2밸브; 전단은 상기 제1밸브의 후단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브의 전단에 연결되는 제4밸브;를 포함하고, 상기 밸브바디의 복수의 밸브를 하나 혹은 복수개를 선택적으로 개폐하도록 하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 ISG 장치 {APPARATUS OF ISG FOR VEHICLE}

본 발명은 ISG(Idle Stop & Go) 차량의 시동 시 유압모터를 사용하는 엔진장치의 차량의 ISG 장치에 관한 것이다.

석유 에너지 자원의 고갈 및 세계 각국의 환경 규제 강화로 인하여 친환경 자동차 개발이 어느 때보다도 활발하게 이루어지고 있다. 그 중 투입 비용 대비 연비 효과가 뛰어난 여러 형태의 ISG 장치가 개발되고 있다.

ISG 장치는 신호대기 등으로 인한 정차 시에 차량 엔진의 시동을 끄고 운전자가 엑슬레이터를 밟으면 엔진에 시동을 거는 장치로서 연비향상뿐만 아니라 차량 배출가스를 저감할 수 있는 효과를 제공하여 많은 차량에 장착되고 있다.

그러나, 종래에는 전기식 ISG 장치를 사용함에 따라 ISG 장치에 의해 엔진이 정지한 경우에도 탑승자는 여전히 차량의 실내에 머물고 있기 때문에 차량의 주행 시와 동일하게 에어컨, 오디오, 내비게이션, 전조등과 같은 전기장치는 지속적으로 가동되어야하나 아이들 스톱(Idle Stop) 상태에서는 차량 엔진의 정지로 인해 차량용 배터리에서만 전기를 공급하다보니 전압강하로 인해 전기장치가 꺼지는 현상이 발생했다.

대한민국 특허 공개번호 10-2013-0046824 A의 "ＩＳＧ 차량의 전원 공급시스템 및 전원 공급방법"에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 차량에 전원을 공급하는 주전원부와 별도로 ISG에 의한 재시동시 스타트 모터로 전원을 공급하는 부전원부를 부가하여 ISG 에 의한 재시동시 발생할 수 있는 전력부족을 방지할 수 있는 ISG 차량의 전원 공급시스템 및 전원 공급방법을 개시하였으나 차량에 부품이 추가되어 구성이 복잡해지고, 중량이 늘어나며 원가가 상승되는 등의 문제가 발생하였다.

또한, 도 1에 도시한 것처럼 유압모터(43)와 유압펌프(41)를 사용하는 경우에는 축압기(20), 오일탱크(30)의 오일들이 제어부(80)의 밸브바디(70) 제어에 의해 오일유로를 통해 유압모터(43)와 유압펌프(41)를 거쳐 엔진(10)을 구동하거나 오일을 압축하는 등의 동작을 하였으므로 그 구조가 복잡하였다. 따라서, 차량에 별도의 구성이 추가되지 않으면서도 전력과는 상관없이 작은 사이즈로 큰 파워를 발생시킬 수 있는 차량용 ISG 장치가 필요한 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2013-0046824

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량에 별도의 구성이 추가되지 않으면서도 전력과는 상관없이 작은 사이즈로 큰 파워를 발생시킬 수 있는 차량의 ISG 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 ISG 장치는 차량의 엔진측에 위치하며 축압기에 저장된 고압의 오일로 유압을 발생하여 유압모터의 기능을 수행하여 엔진을 구동하거나 또는 오일탱크에 저장된 오일을 고압으로 축압하는 유압펌프의 기능을 수행하도록 마련된 모터겸용펌프; 및 상기 모터겸용펌프와 축압기를 연결하는 오일공급라인과 모터겸용펌프와 오일탱크를 연결하는 오일배출라인 사이에 형성되어 상기 모터겸용펌프가 유압모터 혹은 유압펌프의 기능을 수행하지 않을 때, 축압기 또는 오일탱크로부터 모터겸용펌프에 오일이 전달되지 않도록 개방되어 폐회로를 형성하여 폐회로 내에서 오일이 순환되도록 하는 순환밸브가 구비된 밸브바디;를 포함하되, 상기 밸브바디에는 전단은 축압기에 연결되고 후단은 오일공급라인에 연결되는 제1밸브; 전단은 오일탱크에 연결되고 후단은 오일배출라인에 연결되는 제3밸브; 전단은 상기 제1밸브의 전단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브의 후단에 연결되는 제2밸브; 전단은 상기 제1밸브의 후단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브의 전단에 연결되는 제4밸브;를 포함하고, 상기 복수의 밸브바디의 밸브를 하나 혹은 복수개를 선택적으로 개폐하도록 하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 모터겸용펌프는 엔진의 회전 시 엔진의 회전방향과 동일한 방향으로 회전될 수 있다.

삭제

상기 모터겸용펌프는 차량 정지 후 출발 시 엔진을 구동시키는 유압모터로 구동되며, 유압모터로 구동될 시에는 축압기에 저장된 고압의 오일이 제어부에 의해 개방된 제1밸브를 지나 오일공급라인을 통해 모터겸용펌프에 유입된 후 다시 오일배출라인을 통해 개방된 제3밸브를 지나 오일탱크로 이동될 수 있다.

삭제

상기 모터겸용펌프는 축압기에 오일을 압축하여 저장하기 위해서 유압펌프로 구동되며, 유압펌프로 구동될 시에는 오일탱크에 저장된 오일이 제어부에 의해 개방된 제4밸브를 지나 오일공급라인을 통해 모터겸용펌프에 유입된 후 다시 오일배출라인을 통해 개방된 제2밸브를 지나 축압기로 이동될 수 있다.

상기 제1밸브 및 제2밸브는 상시 폐쇄형으로 형성되어 엔진의 정지 시에도 축압기에 저장된 오일이 누유되지 않도록 할 수 있다.

상기 순환밸브의 전단은 오일공급라인에 연결되고, 순환밸브의 후단은 오일배출라인에 결합되어 상기 순환밸브가 개방되면 상기 모터겸용펌프와 폐회로를 이루어 오일이 순환될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 ISG 장치에 따르면 종래에는 유압모터와 유압펌프가 각각 형성되어 복잡한 구조였던 것을 밸브바디에 마련된 밸브를 적절히 사용함으로써, 유압펌프를 삭제하는 동시에 유압펌프와 연결된 벨트와 유압펌프로부터의 오일라인을 추가로 삭제하여 구조를 간단히 하여 차량의 총중량을 감소시켜 원가를 절감하였다.

또한, 차량의 총중량의 절감과 엔진 공회전 시 엔진을 정지함에 따라 연비가 기존 대비 약 5~15% 향상되는 효과가 발생하며 특히 이러한 연비 향상의 효과는 가다서다를 많이 반복하게되는 시내 주행만을 하는 차량에 있어서 더 큰 효과를 볼 수 있으며, 연비향상과 더불어 이산화탄소 및 유해 가스의 배출량을 감소시킬 수 있는 잇점이 있다.

뿐만 아니라, 전기식 ISG가 재시동 시 1.5초 이상이 걸리던 것과는 달리 유압식 ISG를 사용하므로 재시동 시간도 0.5초 이내이므로 재시동 시간을 1초 이상 단축하는 성능향상에 따라 탑승자에게 만족감을 제공하여 브랜드 인지도를 향상하는 장점이 있다.

도 1은 종래의 차량의 ISG 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 ISG 장치를 도시한 도면.
도 3은 차량의 ISG 장치의 작동을 도시한 순서도.
도 4는 모터겸용펌프의 유압모터 작동 시를 도시한 도면.
도 5는 모터겸용펌프의 유압펌프 작동 시를 도시한 도면.
도 6은 모터겸용펌프의 미작동 시를 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 ISG 장치에 대하여 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 ISG 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 차량의 ISG 장치의 작동을 도시한 순서도이다. 도 4는 모터겸용펌프(400)의 유압모터 작동 시를 도시한 도면이고, 도 5는 모터겸용펌프(400)의 유압펌프 작동 시를 도시한 도면이며 도 6은 모터겸용펌프(400)의 미작동 시를 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 ISG 장치는 차량의 엔진(100)측에 위치하며 축압기(200)에 저장된 고압의 오일로 유압을 발생하여 유압모터의 기능을 수행하여 엔진(100)을 구동하거나 또는 오일탱크(300)에 저장된 오일을 고압으로 축압하는 유압펌프의 기능을 수행하도록 마련된 모터겸용펌프(400); 및 상기 모터겸용펌프(400)와 축압기(200)를 연결하는 오일공급라인(500)과 모터겸용펌프(400)와 오일탱크(300)를 연결하는 오일배출라(600)인 사이에 형성되어 상기 모터겸용펌프(400)가 유압모터 혹은 유압펌프의 기능을 수행하지 않을 때, 축압기(200) 또는 오일탱크로(300)부터 모터겸용펌프(400)에 오일이 전달되지 않도록 개방되어 폐회로를 형성하여 폐회로 내에서 오일이 순환되도록 하는 순환밸브(710)가 구비된 밸브바디(700);를 포함한다.

상기 유압펌프겸용모터(400)는 유압을 이용하여 펌프와 모터의 기능을 수행하는 유압펌프와 유압모터의 기능을 동시에 갖도록 형성되고, 엔진(100)측 보다 구체적으로는 엔진(100)의 측면에 결합되어 엔진(100)의 회전 시 엔진(100)과 동시에 회전하며 특히 엔진(100)의 회전방향과 동일한 방향으로 항상 회전되도록 형성된다.

이것은 엔진(100)은 항상 한 방향으로만 회전하고 역방향으로는 회전할 수 없기 때문에 모터겸용펌프(400)도 항상 한 방향으로만 회전하되 밸브바디(700) 내의 밸브들의 개폐에 따라 오일유로의 방향을 형성하여 유압펌프 혹은 유압모터의 기능을 수행하게 되는 것이다.

상기 밸브바디(700)에는 전단은 축압기(200)에 연결되고 후단은 오일공급라인(500)에 연결되는 제1밸브(730); 전단은 오일탱크(300)에 연결되고 후단은 오일배출라인(600)에 연결되는 제3밸브(770); 전단은 상기 제1밸브(730)의 전단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브(770)의 후단에 연결되는 제2밸브(750); 전단은 상기 제1밸브(730)의 후단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브(770)의 전단에 연결되는 제4밸브(790);포함하고, 상기 복수의 밸브바디(700)의 밸브를 하나 혹은 복수개를 선택적으로 개폐하도록 하는 제어부(800);를 더 포함한다.

따라서, 상기 밸브바디(700)에는 순환밸브(710)까지 포함해서 총 5개의 밸브가 마련되며, 상기 순환밸브(710)의 전단은 오일공급라인(500)에 연결되고, 순환밸브(710)의 후단은 오일배출라인(600)에 결합되어 상기 순환밸브(710)가 개방되면 상기 모터겸용펌프(400)와 폐회로를 이루어 오일이 순환되게 되는 것이다.

상기 밸브바디(700)의 밸브들은 상시 개방형 혹은 상시 폐쇄형으로 마련될 수 있되, 특히 제1밸브(730) 및 제2밸브(750)는 상시 폐쇄형으로 형성되어 엔진(100)의 정지 시에도 축압기(200)에 저장된 오일이 누유되는 것을 방지한다. 이러한 내용은 설계에 따라 달라지겠지만, 본 명세서에서는 5개의 밸브가 모두 상시 폐쇄형인 것을 예를 들어 설명한다.

본 발명에 따른 차량용 ISG 장치의 동작을 이해하기 위하여 도 3 내지 도 6을 좀 더 상세하게 살펴보면, 본 발명에 따른 차량용 ISG 장치는 차량의 시동이 걸린 후 주행 중에 있는 정차와 재출발 시에 ISG 기능을 수행하는 것으로써, 제어부(800)는 차량의 각종 센서들로부터 상태와 신호를 입력받아 ISG 시스템의 작동 모드를 판단하여 모터겸용펌프(400)를 구동하고, 그에 맞는 밸브들을 선택적으로 개폐하는 제어를 하게 된다.

먼저 차량이 정차하였다가 출발을 하게 되면 엔진을 구동시켜야하므로 상기 모터겸용펌프(400)는 유압모터로 작동하여야 한다. 따라서, 도 4에 도시한 것처럼 제어부(800)는 제1밸브(730)와 제3밸브(770)를 개방하는 제어를 하고, 그에 따라 축압기(200)에 저장된 고압의 오일이 개방된 제1밸브(730)와 오일공급라인(500)을 순서대로 지나 유압모터로 작동하는 모터겸용펌프(400)에 유입된 후 오일배출라인(600)과 개방된 제3밸브(770)를 순서대로 통과하여 오일탱크(300)로 이동되게 된다.

차량은 정차 후 유압모터의 힘으로 시동 후 주행을 하게 된다. 축압기(200)에는 일정량의 오일이 저장되어 있어야 차량의 정차 시 다시 엔진(100)의 구동을 위해 유압을 발생하여 유압모터를 사용할 수 있게 되는데, 이미 축압기(200)에 저장된 오일을 엔진(100)을 구동하는데 써버렸으므로, 다음번의 시동 시를 대비하여 축압기(200)에 고압의 오일을 저장할 필요가 발생한다.

그러므로, 차량의 주행 중에는 유압모터가 필요하지 않으므로, 모터겸용펌프(400)를 유압펌프로 사용하여 오일탱크(300)로 유입된 오일을 유압펌프를 이용하여 압력을 발생시켜 다시 축압기(200)로 이동시켜 저장하게 된다.

이러한 내용은 도 5에 도시하였으며, 제어부(800)는 축압기(200)에 압축된 오일을 저장해야 한다고 판단하면 제2밸브(750)와 제4밸브(790)를 개방하는 제어를 한다. 따라서, 제어부(800)의 신호에 따라 오일탱크(300)에 저장된 오일이 개방된 제4밸브(790)와 오일공급라인(500)을 지나 유압펌프로 작동하는 모터겸용펌프(400)에 공급되어 유압을 형성한 오일이 오일배출라인(600)으로 토출된 후 개방된 제2밸브(750)를 통해 이동하여 고압의 오일이 축압기(200)에 저장되게 된다.

상기 축압기(200)에 일정량의 오일이 저장된 후에도 차량이 계속 주행을 하게 되면 이 때에도 모터겸용펌프(400)는 엔진(100)의 회전에 따라 계속해서 회전을 하기 때문에 에너지가 손실되게 된다.

따라서, 제어부(800)는 축압기(200)와 오일탱크(300)에 오일이 유입 혹은 배출되지 않도록 순환밸브(710)만을 개방하는 제어를 하고, 오일은 오일공급라인(500)을 통해 모터겸용펌프(400)로 유입되지만 모터겸용펌프(400)는 별도의 동작을 하지 않고 단순히 회전만하기 때문에 다시 오일배출라인(600)으로 배출된 오일은 순환밸브(710)를 통해 오일공급라인(500)으로 다시 유입되는 폐회로 순환을 계속하게 되며 이러한 내용은 도 6에서 볼 수 있다.

상기와 같은 차량용 ISG 장치는 종래에는 유압모터와 유압펌프가 각각 형성되어 복잡한 구조였던 것을 밸브바디에 마련된 밸브를 적절히 사용함으로써, 유압펌프를 삭제하는 동시에 유압펌프와 연결된 벨트와 유압펌프로부터의 오일라인을 추가로 삭제하여 구조를 간단히 하여 차량의 총중량을 감소시켜 원가를 절감하였다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 엔진 200 : 축압기
300 : 오일탱크 400 : 모터겸용펌프
500 : 오일공급라인 600 : 오일배출라인
700 : 밸브바디 710 : 순환밸브
730 : 제1밸브 750 : 제2밸브
770 : 제3밸브 790 : 제4밸브
800 : 제어부

Claims

차량의 엔진측에 위치하며 축압기에 저장된 고압의 오일로 유압을 발생하여 유압모터의 기능을 수행하여 엔진을 구동하거나 또는 오일탱크에 저장된 오일을 고압으로 축압하는 유압펌프의 기능을 수행하도록 마련된 모터겸용펌프; 및
상기 모터겸용펌프와 축압기를 연결하는 오일공급라인과 모터겸용펌프와 오일탱크를 연결하는 오일배출라인 사이에 형성되어 상기 모터겸용펌프가 유압모터 혹은 유압펌프의 기능을 수행하지 않을 때, 축압기 또는 오일탱크로부터 모터겸용펌프에 오일이 전달되지 않도록 개방되어 폐회로를 형성하여 폐회로 내에서 오일이 순환되도록 하는 순환밸브가 구비된 밸브바디;를 포함하되,
상기 밸브바디에는 전단은 축압기에 연결되고 후단은 오일공급라인에 연결되는 제1밸브; 전단은 오일탱크에 연결되고 후단은 오일배출라인에 연결되는 제3밸브; 전단은 상기 제1밸브의 전단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브의 후단에 연결되는 제2밸브; 전단은 상기 제1밸브의 후단에 연결되고 후단은 상기 제3밸브의 전단에 연결되는 제4밸브;를 포함하고, 상기 밸브바디의 복수의 밸브를 하나 혹은 복수개를 선택적으로 개폐하도록 하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 ISG 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 모터겸용펌프는 엔진의 회전 시 엔진의 회전방향과 동일한 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 차량의 ISG 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 모터겸용펌프는 차량 정지 후 출발 시 엔진을 구동시키는 유압모터로 구동되며, 유압모터로 구동될 시에는 축압기에 저장된 고압의 오일이 제어부에 의해 개방된 제1밸브를 지나 오일공급라인을 통해 모터겸용펌프에 유입된 후 다시 오일배출라인을 통해 개방된 제3밸브를 지나 오일탱크로 이동되는 것을 특징으로 하는 차량의 ISG 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 모터겸용펌프는 축압기에 오일을 압축하여 저장하기 위해서 유압펌프로 구동되며, 유압펌프로 구동될 시에는 오일탱크에 저장된 오일이 제어부에 의해 개방된 제4밸브를 지나 오일공급라인을 통해 모터겸용펌프에 유입된 후 다시 오일배출라인을 통해 개방된 제2밸브를 지나 축압기로 이동되는 것을 특징으로 하는 차량의 ISG 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1밸브 및 제2밸브는 상시 폐쇄형으로 형성되어 엔진의 정지 시에도 축압기에 저장된 오일이 누유되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 ISG 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 순환밸브의 전단은 오일공급라인에 연결되고, 순환밸브의 후단은 오일배출라인에 결합되어 상기 순환밸브가 개방되면 상기 모터겸용펌프와 폐회로를 이루어 오일이 순환되는 것을 특징으로 하는 차량의 ISG 장치.