KR101734233B1 - 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치에 관한 것으로, 구체적으로 엔진의 공연비를 제어할 때 엔진 클러치의 학습을 수행하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치는 엔진과 구동모터 사이에 위치하여 엔진과 구동모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치; 공연비의 희박 및 농후를 검출하는 산소 센서; 및 상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합을 제어하여 운행 모드를 구현하는 차량 제어기를 포함하되, 상기 차량 제어기는 상기 산소 센서에서 공연비를 검출할 때 엔진이 온되면 상기 엔진 클러치의 학습을 수행한다.

Description

친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치 및 방법{ENGINE CLUTCH LEARNING APPARATUS FOR GREEN CAR AND METHOD OF THESAME}

본 발명은 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치에 관한 것으로, 구체적으로 엔진의 공연비 제어를 위한 산소 측정에 대한 학습 시 엔진 클러치의 학습을 수행하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치 및 방법에 관한 것이다.

지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다. 특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 차량의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다.

이러한 배기가스에 의한 문제도 해결하고, 연비 향상을 위하여 친환경 차량이 개발되어 운행되고 있다.

친환경 차량은 배기가스를 배출하지 않는 미래형 차량이다. 친환경 차량은 모터 및 엔진의 동력을 조합하여 주행하는 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle), 대용량의 고전압 배터리를 장착해 외부 전기로 충전할 수 있는 플로그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV) 등을 포함한다.

친환경 차량은 엔진의 동력을 구동축에 전달하기 위하여 엔진과 구동모터 사이에 엔진 클러치가 장착된다.

친환경 차량은 엔진 클러치의 접합 여부에 따라 구동모터만의 토크로 주행이 제공되는 EV(Electric Vehicle) 모드, 엔진토크와 구동모터토크의 합으로 주행이 제공되는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 운행을 제공한다.

엔진 클러치 중 건식 엔진 클러치는 온도의 변화와 마모가 심하여 엔진 클러치의 특성이 자주 변화한다. 이에 엔진 클러치의 정밀한 제어를 위해서 일정 주기 마다 클러치 특성에 대한 학습이 절대적으로 필요하다.

친환경 차량은 엔진이 동작하지 않고 주행하는 경우가 많아 엔진 클러치 학습 진입 빈도가 절대적으로 부족하여 엔진 동력이 필요한 경우에 엔진을 아이들(idle) 상태로 일정 시간 유지하거나, 엔진을 동작시켜 엔진 클러치의 학습을 진행하였다.

이에 따라, 종래의 경우에는 불필요하게 엔진을 동작시키거나 아이들 상태로 유지해야 하므로 연비가 비효율적이다. 또한, 운전자는 엔진의 아이들 유지로 인한 이질감을 줄 수 있어 운전성 측면에서 불리하다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

공개특허공보 제10-2013-0136779호(2013.12.13.) 등록특허공보 제10-1382347호(2014.04.01.)

본 발명의 실시 예는 엔진의 공연비 제어를 위한 산소 측정에 대한 학습 시 엔진 클러치의 학습을 수행하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치 및 방법을 제공한다.

그리고, 본 발명의 실시 예는 산소 센서에 요청에 의해 엔진이 동작할 때 엔진 클러치의 학습을 수행하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 엔진과 구동모터 사이에 위치하여 엔진과 구동모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치; 공연비의 희박 및 농후를 검출하는 산소 센서; 및 상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합을 제어하여 운행 모드를 구현하는 차량 제어기를 포함하되, 상기 차량 제어기는 상기 산소 센서에서 공연비를 검출할 때 엔진이 온되면 상기 엔진 클러치의 학습을 수행하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치는 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어기를 더 포함하되, 상기 엔진 제어기는 주행 사이클 마다 공연비를 검출하기 위해 산소 측정 학습 요청을 상기 차량 제어기에 제공할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 엔진 제어기로부터 산소 측정 학습 요청을 제공받으면 엔진을 온시키고, 엔진을 아이들(idle) 상태로 설정 시간 동안 유지시켜 상기 엔진 클러치의 학습을 수행할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 엔진이 아이들 상태일 때 엔진 클러치에 슬립을 발생시켜 엔진 회전수의 변동량을 측정하여 엔진 클러치의 학습을 수행할 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 친환경 차량에서 엔진 클러치를 학습하는 방법에 있어서, 산소 측정 학습 요청을 수신하면 엔진을 온시켜 아이들 상태로 유지시키는 단계; 상기 엔진이 아이들 상태일 때 엔진 클러치를 학습하는 단계; 상기 엔진 클러치의 학습이 완료되었는지를 확인하는 단계; 및 상기 엔진 클러치의 학습이 완료되면 엔진을 오프시키는 단계를 포함하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 엔진의 공연비 제어를 위한 산소 측정에 대한 학습 시 엔진 클러치의 학습을 수행하므로 주행 사이클 마다 엔진 클러치 학습을 진행할 수 있어 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 산소 센서에 요청에 의해 엔진이 동작할 때 엔진 클러치의 학습을 수행하므로 학습 빈도를 향상시킬 수 있으며, 운전성을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 따른 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 방법을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 따른 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치(이하 '엔진 클러치 학습 장치'로 통칭함, 100)은 산소 센서(50), 엔진(110), HSG(Hybrid Starter & Generator, 115), 엔진 클러치(120), 구동모터(130), 배터리(140), 변속기(150), 엔진 제어기(Engine Management System: 이하 'EMS'로 통칭함, 160), 모터 제어기(Motor Control Unit: 이하 'MCU'로 통칭함, 170), 변속기 제어기(Transmission Control Unit: 이하 'TCU'로 통칭함, 180), 트랙션 제어기(Traction Control System: 이하 'TCS'로 통칭함, 190) 및 차량 제어기(Hybrid Control Unit: 이하 'HCU'로 통칭함, 200)를 포함한다.

산소 센서(50)는 엔진(110)의 공연비가 희박 상태인지 혹은 공연비가 농후 상태인지를 검출한다. 이때, 산소 센서(50)는 엔진(110)이 온일 경우에면 공연비의 상태를 검출할 수 있다. 산소 센서(50)는 검출한 값을 HCU(200)에 제공한다.

엔진(110)은 EMS(160)의 제어에 의해 추력이 제어되며, EMS(160)의 제어에 따라 최적의 운전점으로 구동이 제어된다.

HSG(115)는 엔진(110)을 시동시키거나, 엔진(110)이 시동된 상태에서 제너레이터(Generator)로 작동하여 전기 에너지를 생성한다.

엔진 클러치(120)는 엔진(110)과 구동모터(130) 사이에 배치되고, HCU(200)의 제어에 따라 동작되어 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(120)는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.

엔진 클러치(120)가 오픈(Open)되어 있으면, 친환경 차량은 구동모터(130)에 의해서만 구동되므로 구동모터(130)에 의해 구동되고, 엔진 클러치(120)가 락(Lock)되어 있으면 엔진(110)으로만 또는 엔진(110)과 구동모터(130)에 의해 구동될 수 있다.

구동모터(130)는 MCU(170)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(130)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(140)에 공급한다.

배터리(140)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 구동모터(130)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(140)는 EV 모드나, HEV 모드에서 구동모터(130)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 모터에서 발전되는 전압으로 충전된다.

배터리(140)는 상용 전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전장치를 통해 공급되는 전압 및 전류에 의해 충전될 수도 있다.

변속기(150)는 TCU(180)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 운전모드에 따라 엔진 클러치(120)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 변속비로 분배하여 구동휠에 전달시켜 친환경 차량이 주행될 수 있도록 한다.

이때, 변속기(150)는 듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission: DCT)일 수 있다. 듀얼 클러치 변속기는 두 개의 클러치를 이용하여 수동 변속기의 효율성과 자동 변속기의 편리성을 갖춘 변속기이다.

EMS(160)는 네트워크를 통해 HCU(200)와 연결되며, HCU(200)와 연동되어 운전자의 요구토크 신호, 냉각수온, 엔진 회전수, 스로틀 밸브 개도, 흡기량, 산소량 및 엔진 토크 등 엔진 동작 상태에 따라 엔진(110)의 전반적인 동작을 제어한다. EMS(160)는 엔진(110)의 동작 상태를 HCU(200)에 제공한다.

EMS(160)는 주행 사이클 마다 공연비를 제어하기 위해 HCU(200)에 산소 측정 학습 요청을 제공한다. 이렇게 EMS에서 산소 측정 학습 요청하는 이유는 엔진(110)이 온일 경우에만 산소 센서(50)가 작동하여 공연비를 검출할 수 있기 때문이다.

MCU(170)는 HCU(200)의 제어에 따라 구동모터(130)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생 제동 시 구동모터(130)에서 발전되는 전압을 배터리(140)에 저장한다.

TCU(180)는 EMS(160)와 MCU(170)의 각 출력토크에 따라 변속비를 제어하고, 회생 제동량을 결정하는 등 변속기(150)의 전반적인 동작을 제어한다. TCU(180)는 변속기(150)의 동작 상태를 HCU(200)로 제공한다.

TCS(190)는 눈길이나 빙판길 또는 비대칭 노면에서의 출발이나 가속 시에 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 미끄러지지 않도록 친환경 차량의 구동력을 제어하는 안전 시스템이다.

TCU(180)와 TCS(190)는 서로 협조하여 연료 분사량, 점화 시기, 스로틀 밸브 등을 조절하여 엔진(110)의 출력토크를 제어할 수 있으며, 동력 분배를 통하여 구동모터(130)의 출력토크를 동시에 제어할 수 있다.

HCU(200)는 하이브리드 주행 모드 설정, 친환경 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기이다. HCU(200)는 네트워크를 통해 연결된 하위 제어기들을 통합 제어하고, 각 하위 제어기들의 정보를 수집 및 분석하며 협조 제어를 실행하여 엔진(110) 및 구동모터(130)의 출력토크를 제어한다.

HCU(200)는 산소 센서(50)의 요청에 의해 엔진(110)이 온되면 엔진 클러치(120)의 학습을 수행한다.

이렇게 엔진 클러치(120)를 학습하는 방법은 도 2를 참고하여 더욱 더 구체적으로 설명하기로 한다.

여기서는 HCU(200)가 엔진 클러치(120)를 학습하는 것을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 프로세서는 EMS(160)에서 수행되고, 나머지 부분의 프로세서는 HCU(200)에서 수행될 수도 있다.

상기한 기능을 포함하는 본 발명에 따른 차량에서 통상적인 동작인 종래의 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 방법을 나타낸 도면이다. 앞서, 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 클러치 학습 장치의 제어기들은 통합되거나 또는 세분화될 수 있는 바, 해당 명칭에 구애받지 아니하고, 상술한 기능을 수행하는 구성 요소는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 클러치 학습 장치의 구성이 될 수 있음을 명확히 한다. 따라서, 이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 클러치를 학습하는 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 제어기들이 아닌 엔진 클러치 학습 장치를 주체로 하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 엔진 클러치 학습 장치(100)는 산소 측정 학습 요청을 확인한다(S210). 즉, 엔진 클러치 학습 장치(100)는 주행 사이클 마다 산소 센서(50)를 작동시키기 위해 산소 측정 학습 요청을 엔진(110)을 제어하는 제어기로부터 제공받을 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면 EMS(160)는 산소 측정 학습 요청을 HCU(200)에 제공할 수 있다.

엔진 클러치 학습 장치(100)는 엔진(110)을 작동시키고 엔진 클러치(120)를 학습한다(S220). 다시 말하면, 엔진 클러치 학습 장치(100)는 산소 센서(50)에서 공연비를 검출하기 위해 엔진(110)을 온시키고, 엔진(110)을 아이들 상태로 설정 시간 동안 유지시킨다.

이때, 설정 시간은 엔진 클러치(120)를 학습할 수 있는 시간을 나타낼 수 있다. 설정 시간은 미리 설정된 값으로 작업자에 의해 설정되거나, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다.

엔진 클러치 학습 장치(100)는 엔진(110)이 아이들 상태일 때 엔진 클러치(120)를 학습한다. 즉, 엔진 클러치 학습 장치(100)는 엔진(110)이 아이들 상태일 때 엔진 클러치(120)에 슬립(slip)을 발생시켜 엔진 회전수의 변동량을 측정하여 엔진 클러치(120)의 학습을 수행한다.

한편, 여기서는 엔진 회전수의 변동량을 기반으로 엔진 클러치(120)의 학습을 수행하는 것을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 엔진 클러치(120)를 학습할 수 있으면 그 방법은 무관하다.

엔진 클러치 학습 장치(100)는 엔진 클러치(120)의 학습이 완료되었는지를 확인한다(S230).

한편, 엔진 클러치 학습 장치(100)는 엔진 클러치(120)의 학습이 완료되지 않았으면 단계 S220으로 리턴하여 엔진 클러치(120)의 학습을 더 수행한다.

엔진 클러치 학습 장치(100)는 엔진 클러치(120)의 학습이 완료되면 공연비의 검출이 완료되었는지를 확인한다(S240). 다시 말하면, 엔진 클러치 학습 장치(100)는 산소 센서(50)로부터 검출 결과에 대한 제공 여부를 기반으로 공연비 검출 완료를 확인할 수 있다. 즉, 엔진 클러치 학습 장치(100)는 산소 센서(50)로부터 검출 결과를 제공받았으면 공연비 검출이 완료되었음을 확인할 수 있고, 산소 센서(50)로부터 검출 결과를 제공받지 않았으면 공연비 검출이 완료되지 않았음을 확인할 수 있다. 이때, 검출 결과는 공연비가 농후한지 희박한지에 대한 결과를 나타낼 수 있다.

엔진 클러치 학습 장치(100)는 공연비 검출이 완료되었으면 엔진(110)의 동작을 오프시킨다(S250).

엔진 클러치 학습 장치(100)는 공연비 검출이 완료되지 않았으면 공연비 검출이 완료될 때까지 엔진(110)을 온시킨다(S260).

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치는 공연비를 검출하기 위해 엔진이 아이들 상태일 때 엔진 클러치를 학습하므로 별도로 엔진 클러치의 학습을 위해 엔진을 작동시킬 필요가 없어 연비를 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치
110: 엔진
115: HSG
130: 모터
140: 배터리
150: 변속기
160: EMS
170: MCU
180: TCU
190: TCS
200: HCU

Claims (8)

1. 엔진과 구동모터 사이에 위치하여 엔진과 구동모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치;
   공연비의 희박 및 농후를 검출하는 산소 센서; 및
   상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합을 제어하여 운행 모드를 구현하는 차량 제어기;
   를 포함하되,
   상기 차량 제어기는 상기 산소 센서에서 공연비를 검출할 때 엔진이 온되면 상기 엔진 클러치의 학습을 수행하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 엔진을 제어하는 엔진 제어기를 더 포함하되,
   상기 엔진 제어기는 주행 사이클 마다 공연비를 검출하기 위해 산소 측정 학습 요청을 상기 차량 제어기에 제공하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 차량 제어기는
   상기 엔진 제어기로부터 산소 측정 학습 요청을 제공받으면 엔진을 온시키고, 엔진을 아이들(idle) 상태로 설정 시간 동안 유지시켜 상기 엔진 클러치의 학습을 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 차량 제어기는
   상기 엔진이 아이들 상태일 때 엔진 클러치에 슬립을 발생시켜 엔진 회전수의 변동량을 측정하여 엔진 클러치의 학습을 수행하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 장치.
5. 친환경 차량에서 엔진 클러치를 학습하는 방법에 있어서,
   산소 측정 학습 요청을 수신하면 엔진을 온시켜 아이들 상태로 유지시키는 단계;
   상기 엔진이 아이들 상태일 때 엔진 클러치를 학습하는 단계;
   상기 엔진 클러치의 학습이 완료되었는지를 확인하는 단계; 및
   상기 엔진 클러치의 학습이 완료되면 엔진을 오프시키는 단계;
   를 포함하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 엔진 클러치를 학습하는 단계는
   상기 엔진이 아이들 상태일 때 엔진 클러치의 슬립을 발생시키는 단계;
   상기 엔진 클러치에 슬립이 발생할 때 엔진 회전수의 변동량을 측정하여 엔진 클러치의 학습을 수행하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 산소 측정 학습 요청을 수신하면 엔진을 온시켜 아이들 상태로 유지시키는 단계는
   공연비를 검출하기 위해 산소 센서로부터 산소 측정 학습 요청을 수신하면 엔진을 온시켜 아이들 상태로 유지시키는 단계인 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 엔진 클러치의 학습이 완료되면 엔진을 오프시키는 단계는
   상기 엔진 클러치의 학습이 완료되면 산소 센서의 공연비 검출이 완료되었는지를 확인하는 단계; 및
   상기 산소 센서의 공연비 검출이 완료되면 엔진을 오프시키는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 엔진 클러치 학습 방법.

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