KR101499993B1 - 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 특성상 엔진이 정지될 때, 엔진 냉각수의 온도가 급상승하여 끓어오르는 현상을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입하였는지 여부를 판단하는 단계와; 엔진 냉각수온을 검출하는 단계와; 엔진 냉각수온이 임계값 이상인지 판단하는 단계와; 차속이 임계값 이하인지 판단하는 단계와; 에너지 저장장치의 가용에너지량을 파악하는 단계와; 엔진 냉각수온이 임계값 이상이면, 차속 및 에너지 저장장치의 가용에너지에 따라 엔진의 회전을 지속적으로 유지시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법을 제공한다.
Figure R1020090052238
하이브리드, 차량, 아이들 스탑, 엔진, 정지, 냉각수, 끓어오름, 방지

Description

하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법{Device and method for preventing engine cooling water boiling of hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 특성상 엔진이 정지될 때, 엔진 냉각수의 온도가 급상승하여 끓어오르는 현상을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터 구동원을 보조 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로서, 여러가지 배열 형태의 파워트레인이 개발되어 왔으며, 그 일례로서 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 엔진(10), 모터(20), 자동변속기(30)가 일렬로 배열되는 레이아웃이 개발되고 있다.
보다 상세하게는, 엔진(10)과 모터(20), 그리고 자동변속기(30)가 휠축(60)에 동력 전달 가능하도록 서로 순차적으로 직결되고, 엔진(10)과 모터(20) 사이에 는 엔진 동력을 전달 및 차단하는 클러치(40)가 연결되어 있다.
특히, 엔진(10)의 크랭크 풀리에는 벨트에 의하여 ISG(50: Integrated Startor & Generator)가 별도로 연결되어 있고, 고전압배터리(80)가 인버터(70)를 통해 상기 모터(20)와 충방전 가능하게 연결되어 있다.
이러한 파워트레인을 갖는 하이브리드 차량의 모터(20)는 차량의 초기 출발을 위한 주행 동력을 제공하는 역할을 하고, 이후 차량의 속도가 일정속도 이상이 되면, 상기 제너레이터, 즉 ISG(50)가 엔진(10)을 시동하게 되어, 엔진(10)의 출력과 모터(20)의 출력을 동시에 사용할 수 있게 된다.
다시 말해서, 상기 하이브리드 차량은 모터(20)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 모터(20)의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle)모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 모터(20)에서 발전을 통하여 회수하여 배터리(70)에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드 등의 주행모드로 주행이 이루어지며, 상기 ISG(50)에 의한 엔진(10) 시동으로 EV에서 HEV 모드로의 모드 변환이 이루어진다.
상기와 같이 하이브리드 차량은 통상 연비 향상의 목적을 위해, 운전자가 가속 페달을 밟지 않을 경우, 엔진을 자동으로 정지시키는 상태로 진입하게 된다.
그러나, 엔진을 정지하게 되면, 엔진 냉각수를 회전시키기 위하여 엔진 크랭크 샤프트와 연동하는 기계식 워터 펌프가 정지하게 되어, 순간적으로 냉각수의 순환이 이루어지지 않게 되면서 냉각수온이 급격하게 치솟는 문제점이 발생한다.
특히, 엔진이 고부하로 장시간 운전된 후, 냉각수온이 높아진 상태(예를 들면, 약 105℃)에서 엔진이 정지되어 냉각수의 흐름이 멈추게 되면, 냉각수온이 약 120℃ 부근까지 순간적으로 증가하여, 냉각수가 끓어 넘치는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
이러한 점을 감안하여 추가적인 하드웨어로서 전동식 워터펌프를 별도로 장착하여, 냉각수의 강제 순환을 시도하는 방법이 있으나, 고가의 전동식 워터펌프를 장착해야 하므로 원가상승의 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 하이브리드 차량의 특성상 엔진이 정지되는 조건에 진입하더라도, 엔진 냉각수온이 지나치게 높은 경우에는 엔진을 정지시키지 않고, 일정시간 엔진 회전을 계속 유지하다가 냉각수온이 일정값 이하로 내려간 후에 엔진을 정지시킴으로써, 엔진 냉각수의 온도가 급상승하여 끓어오르는 현상을 용이하게 방지할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입할 때, 엔진 냉각수 온도를 검출하는 엔진 냉각수온 검출부와; 검출된 엔진 냉각수온의 과온 여부를 판단하는 과온 여부 판정부와; 과온 여부에 따라 엔진의 운전 여부를 결정하는 엔진 운전 결정부와; 엔진이 회전되는 동안에 엔진을 정지시켜야 하는 조건에 진입할 때 냉각수온이 과온이면 엔진의 회전을 계속 유지시키는 엔진 운전부와; 상기 엔진 운전부에 작동을 위한 에너지를 제공하는 운전에너지 제공부와; 냉각수온이 임계값 이상이면서 차속이 임계값 이상이면 엔진과 휠축을 동기화시켜 엔진 동력을 계속 휠축으로 전달하는 동력전달부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입하였는지 여부를 판단하는 단계와; 엔진 냉각수온을 검출하는 단계와; 엔진 냉각수온이 임계값 이상인지 판단하는 단계와; 차속이 임계값 이하인지 판단하는 단계와; 에너지 저장장치의 가용에너지량을 파악하는 단계와; 엔진 냉각수온이 임계값 이상이면, 차속 및 에너지 저장장치의 가용에너지에 따라 엔진의 회전을 지속적으로 유지시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법을 제공한다.
바람직한 일 구현예로서, 엔진 냉각수온이 임계값 이상이고, 차속이 임계값 이상이면 엔진과 휠축을 동기화시켜 엔진 회전을 유지시키는 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 엔진 냉각수온이 임계값 이상이고, 차속이 임계값 이하이며, 에너지 저장장치의 가용에너지량이 일정값 이상이면, 엔진에 직결된 ISG 또는 전동모터의 구동으로 엔진 회전을 유지시키는 것을 특징으로 한다.
바람직한 또 다른 구현예로서, 엔진 냉각수온이 임계값 이상이고, 차속이 임계값 이하이며, 에너지 저장장치의 가용에너지량이 일정값 이하이면, 엔진의 연료 분사를 유지시켜 엔진 회전이 아이들 상태로 유지되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입하더라도, 엔진 냉각수온이 지나치게 높은 경우에는 엔진을 바로 정지시키지 않고, 냉각수온과 차속, 그리고 고전압 배터리의 SOC에 따라 일정시간 동안 엔진 회전을 계속 유지시켜주고, 냉각수온이 일정값 이하로 내려간 후에 엔진을 정지시킴으로써, 엔진 정지 조건 진입시 엔진 냉각수의 온도가 급상승하여 끓어올라 넘치는 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입하더라도, 냉각수 온도가 임계값 이상으로 과온이면, 냉각수 온도가 임계값 이하로 떨어질 때까지 엔진회전을 지속적으로 유지시켜, 냉각수가 끓어 오르는 현상을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시된 본 발명의 구성을 보면, 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입할 때 엔진 냉각수 온도를 검출하는 엔진 냉각수온 검출부(90: 예를 들어, 엔진 냉각 수온 센서)와, 엔진 냉각수온 검출부(90)에서 검출된 신호를 기반으로 엔진 냉각수온의 과온 여부를 판단하는 과온 여부 판정부(92: 예를 들어, 일종의 연산부인 EMS)와, 과온 여부 판정부(92)에서 결정된 냉각수 과온 여부에 따라 엔진의 운전 여부를 결정하는 엔진 운전 결정부(94: 예를 들어, 하이브리드 차량의 최상위 제어기인 HCU)와, 엔진 정지 조건 진입이 이루어짐과 함께 냉각수온이 과온으로 판정되면 엔진의 회전을 계속 유지시키는 엔진 운전부(96: 예를 들어, 엔진의 크랭크축과 직결된 ISG 또는 엔진의 크랭크 축과 기어 형식으로 연결되거나 체인 형식으로 연결되는 별도의 전동모터)와, 상기 엔진 운전부에 작동을 위한 전기에너지를 제공하는 운전에너지 제공부(97: 예를 들어, 고전압배터리)와, 엔진과 휠축을 동기화시켜 엔진 동력을 계속 휠축으로 전달하는 동력전달부(98: 예를 들어, 엔진과 모터 사이에 배치되어 엔진 동력을 전달 및 차단하는 클러치)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치를 기반으로 이루어지는 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법을 순서대로 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법을 설명하는 순서도이다.
하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입할 때 엔진 냉각수온 검출부(90)에서 엔진 냉각수 온도를 검출하여 그 검출신호를 과온 여부 판정부(92)로 전송한다.
상기 과온 여부 판정부(92)에서 엔진 냉각수온 과온 여부를 판단하는 바, 엔 진 냉각 수온이 미리 정해진 값인 임계값(약 105℃) 이상이면, 과온으로 판정하여 그 신호를 엔진의 운전 여부를 결정하는 엔진 운전 결정부(94)로 전송한다.
물론, 냉각수의 온도가 임계값(약 105℃) 이하이면, 하이브리드 차량의 아이들 스탑 진입 조건을 충족시키면서 엔진은 바로 정지된다.
또한, 차속센서에 의한 검출 차속이 엔진 운전 결정부(94)로 전송된다.
따라서, 상기 엔진 운전 결정부(94)에서 운전에너지 제공부(97) 즉, 고전압배터리의 SOC가 낮은 수준이고, 냉각수온이 임계값 이상의 과온이면서 차속이 임계값(20kph) 이상으로 판정되면, 엔진과 휠축을 동기화시켜 엔진 동력을 계속 휠축으로 전달하는 동력전달부(98) 즉, 클러치를 결속시켜 냉각수온이 임계값 이하로 떨어질 때까지 엔진(10)과 휠축(60)의 동기화로 엔진 회전을 유지시키게 되고, 또는 다른 기계적 장치를 엔진에 연결하여 차량의 관성으로 엔진의 회전을 유지시킬 수 있다.
한편, 상기 에너지 저장장치인 운전에너지 제공부(97)의 가용에너지량(SOC)을 파악한 신호가 엔진 운전 결정부(94)에 동시에 전송된다.
이에, 엔진 냉각수온이 임계값(약 105℃) 이상이고, 차속이 임계값(20kph) 이하이며, 에너지 저장장치인 운전에너지 제공부(97)의 가용에너지량이 일정값(SOC 60%) 이상이면, 엔진 운전부(96) 즉, 엔진의 크랭크축과 직결된 ISG 또는 엔진의 크랭크 축과 기어 형식으로 연결되거나 체인 형식으로 연결되는 별도의 전동모터 구동에 의하여 냉각수온이 임계값 이하로 떨어질 때까지 엔진 회전을 유지시키게 된다.
보다 상세하게는, 에너지 저장장치인 고전압 배터리(80)의 SOC가 임계값(60%)이상으로 많으면, 고전압 배터리를 전원으로 하여 ISG(50) 또는 전동모터(미도시됨)가 구동되어 엔진 회전이 지속적으로 유지된다.
반면에, 엔진 냉각수온이 임계값(약 105℃) 이상이고, 차속이 임계값(20kph) 이하이며, 에너지 저장장치의 가용에너지량이 일정값(SOC 60%) 이하이면, 하이브리드 차량의 최상위 제어기인 HCU에서 엔진 ECU에 명령을 내려 엔진의 연료 분사가 계속 유지되도록 하여, 엔진이 아이들 회전상태로 유지되도록 한다.
이와 같이, 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입하더라도, 엔진 냉각수온이 지나치게 높은 경우에는 엔진을 바로 정지시키지 않고, 일정시간 엔진 회전을 계속 유지하다가 냉각수온이 일정값 이하로 내려간 후에 엔진을 정지시킴으로써, 엔진 냉각수의 온도가 급상승하여 끓어오르는 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법을 설명하는 순서도,
도 3은 하이브리드 차량의 파워트레인 배열 구조를 설명하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 엔진 20 : 모터
30 : 자동변속기 40 : 클러치
50 : ISG 60 : 휠축
70 : 인버터 80 : 고전압 배터리
90 : 엔진 냉각수온 검출부 92 : 과온 여부 판정부
94 : 엔진 운전 결정부 96 : 엔진 운전부
97 : 운전에너지 제공부 98 : 동력전달부

Claims (5)

  1. 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입할 때, 엔진 냉각수 온도를 검출하는 엔진 냉각수온 검출부와;
    검출된 엔진 냉각수온의 과온 여부를 판단하는 과온 여부 판정부와;
    과온 여부에 따라 엔진의 운전 여부를 결정하는 엔진 운전 결정부와;
    엔진 정지 조건 진입 시 냉각수온이 과온이면 엔진의 회전을 계속 유지시키는 엔진 운전부와;
    상기 엔진 운전부에 작동을 위한 에너지를 제공하는 운전에너지 제공부와;
    냉각수온이 임계값 이상이면서 차속이 임계값 이상이면, 엔진과 휠축을 동기화시켜 엔진 동력을 계속 휠축으로 전달하는 동력전달부;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 장치.
  2. 하이브리드 차량이 엔진 정지 조건에 진입하였는지 여부를 판단하는 단계와;
    엔진 냉각수온을 검출하는 단계와;
    엔진 냉각수온이 임계값 이상인지 판단하는 단계와;
    차속이 임계값 이하인지 판단하는 단계와;
    에너지 저장장치의 가용에너지량을 파악하는 단계와;
    엔진 냉각수온이 임계값 이상이면, 차속 및 에너지 저장장치의 가용에너지에 따라 엔진의 회전을 지속적으로 유지시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    엔진 냉각수온이 임계값 이상이고, 차속이 임계값 이상이면 엔진과 휠축을 동기화시켜 엔진 회전을 유지시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    엔진 냉각수온이 임계값 이상이고, 차속이 임계값 이하이며, 에너지 저장장치의 가용에너지량이 일정값 이상이면, 엔진에 직결된 ISG 또는 전동모터의 구동으로 엔진 회전을 유지시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    엔진 냉각수온이 임계값 이상이고, 차속이 임계값 이하이며, 에너지 저장장 치의 가용에너지량이 일정값 이하이면, 엔진의 연료 분사를 유지시켜 엔진 회전이 아이들 상태로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 냉각수 끓어오름 방지 방법.
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