KR101826573B1

KR101826573B1 - 마일드 하이브리드 차량의 ldc의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101826573B1
Application number: KR1020160141197A
Authority: KR
Inventors: 김현; 강기홍
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-02-07

Abstract

본 발명은 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법은, LDC의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하는 단계; 상기 데이터를 기초로 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되면, MDPS 보상 모드에 진입하여 상기 데이터를 기초로 맵 테이블을 이용하여 LDC의 출력 전압을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF CONTROLLING OUTPUT VOLTAGE OF LDC FOR MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.

하이브리드 차량은 엔진과 모터의 파워 분담비에 따라 마일드(mild) 타입과 하드(hard) 타입으로 구분할 수 있다. 마일드 타입의 하이브리드 차량(이하, 마일드 하이브리드 차량이라 한다)은 알터네이터 대신에 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(mild hybrid starter & generator; MHSG)가 구비된다. 하드 타입의 하이브리드 차량은 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(Integrated starter & generator; ISG)와 차량을 구동하는 구동 모터가 각각 별도로 구비된다.

마일드 하이브리드 차량은 MHSG의 토크만으로 차량을 구동시키는 주행 모드는 없지만, MHSG를 이용하여 주행 상태에 따라 엔진 토크를 보조할 수 있으며, 회생제동을 통해 고전압 배터리(예를 들어, 48 V 배터리)를 충전할 수 있다. 이에 따라, 마일드 하이브리드 차량의 연비가 향상될 수 있다.

마일드 하이브리드 차량은 고전압 배터리의 전압을 이용하여 MHSG를 구동시키고, 저전압 배터리(예를 들어, 12 V 배터리)의 전압을 이용하여 전장 부하를 구동시킨다. 상기 전장 부하는 헤드 램프, 블로워, 와이퍼 등 저전압 배터리의 전압을 이용하여 전지전자 장치를 포함한다. 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환하여 저전압을 사용하는 전장 부하에 동작 전압으로 공급하기 위하여 LDC(low voltage DC-DC converter)가 고전압 배터리와 저전압 배터리 사이에 배치된다.

마일드 하이브리드 차량의 스티어링 시스템으로 MDPS(motor driven power steering) 시스템이 적용된다. MDPS 시스템은 저전압 배터리의 전력을 공급받아 모터를 구동시켜 운전자가 스티어링 휠을 상대적으로 적은 힘으로도 조작할 수 있도록 한다. MDPS 시스템의 캐치업(catch-up)은 모터의 출력이 부족한 경우 발생하는 것으로서 운전자에게 스티어링 휠의 조작이 무겁게 느껴지는 현상이다. 즉, 운전자가 스티어링 휠을 빠르게 조작함에 따라 저전압 배터리의 전압 강하가 발생하고 MDPS 시스템의 캐치업(chatch-up)이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, MDPS 시스템의 캐치업을 방지할 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 스티어링 시스템으로서 MDPS(motor driven power steering) 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 LDC(low voltage DC-DC converter)의 출력 전압을 제어하는 방법은, LDC의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하는 단계; 상기 데이터를 기초로 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되면, MDPS 보상 모드에 진입하여 상기 데이터를 기초로 맵 테이블을 이용하여 LDC의 출력 전압을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 MDPS 보상 모드 진입 조건은 마일드 하이브리드 차량의 속도가 설정된 차속이고, 스티어링 휠의 조향속도가 설정된 조향속도 이상인 경우 만족될 수 있다.

상기 맵 테이블에는 MDPS 보상 모드에서의 저전압 배터리의 SOC 및 저전압 배터리의 온도에 대응하는 LDC의 출력 전압이 저장될 수 있다.

상기 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법은, 상기 MDPS 보상 모드에 진입한 상태에서 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및 상기 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되면, 상기 MDPS 보상 모드를 해제하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 스티어링 시스템으로서 MDPS(motor driven power steering) 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 LDC(low voltage DC-DC converter)의 출력 전압을 제어하는 장치는, LDC의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및 상기 데이터를 기초로 상기 LDC의 출력 전압을 제어하는 제어기;를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 데이터를 기초로 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되는지 판단하고, 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되면 MDPS 보상 모드에 진입하여 상기 데이터를 기초로 맵 테이블을 이용하여 LDC의 출력 전압을 결정할 수 있다.

상기 제어기는 MDPS 보상 모드에 진입한 상태에서 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되는지 판단하고, 상기 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되면 상기 MDPS 보상 모드를 해제할 수 있다.

상기 데이터 검출부는, 마일드 하이브리드 차량의 속도를 검출하는 차속 센서; 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서; 저전압 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 SOC 센서; 및 저전압 배터리의 온도를 검출하는 온도 센서;를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 저전압 배터리의 전압 및 MDPS 시스템의 캐치업을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 맵 테이블의 예시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량은 엔진(engine)(10), 변속기(transmission)(20), MHSG(mild hybrid starter & generator)(30), 고전압 배터리(high voltage battery)(40), LDC(low voltage DC-DC converter)(50), 저전압 배터리(low voltage battery)(60), MDPS(motor driven power steering) 시스템(70), 차동기어장치(differential gear apparatus)(80), 및 휠(wheel)(90)을 포함한다.

엔진(10)은 연료를 연소하여 토크를 생성하는 것으로, 가솔린 엔진, 디젤 엔진, LPI(liquefied petroleum injection) 엔진 등 다양한 엔진이 사용될 수 있다.

마일드 하이브리드 차량의 동력 전달은 상기 엔진(10)의 토크가 상기 변속기(20)의 입력축에 전달되고, 상기 변속기(20)의 출력축으로부터 출력된 토크가 차동기어장치(80)를 경유하여 차축에 전달된다. 상기 차축이 휠(90)을 회전시킴으로써 상기 엔진(10)의 토크에 의해 상기 마일드 하이브리드 차량이 주행하게 된다.

MHSG(30)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 즉, 상기 MHSG(30)는 상기 엔진(10)을 시동하거나 상기 엔진(10)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 또한, 상기 MHSG(30)는 상기 엔진(10)의 토크를 보조할 수 있다. 상기 마일드 하이브리드 차량은 상기 엔진(10)의 연소 토크를 주동력으로 하면서 상기 MHSG(30)의 토크를 보조동력으로 이용할 수 있다. 상기 엔진(10)과 상기 MHSG(30)는 벨트(32)를 통해 연결될 수 있다.

고전압 배터리(40)는 상기 MHSG(30)에 전력을 공급하거나, 상기 MHSG(30)를 통해 회수되는 전력을 통해 충전될 수 있다. 상기 고전압 배터리(40)는 48 V 배터리 및 리튬-이온(lithium-ion) 배터리일 수 있다.

LDC(50)는 상기 고전압 배터리(40)로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환하여 MDPS 시스템(70)에 동작 전압으로 공급할 수 있다.

저전압 배터리(60)는 MDPS 시스템(70)에 전력을 공급하고, 상기 LDC(50)의 출력 전압에 따라 충전 또는 방전될 수 있다. 상기 저전압 배터리(60)는 12 V 배터리로서, 저전압을 사용하는 전장 부하에 전력을 공급한다.

MDPS 시스템(70)은 마일드 하이브리드 차량에 스티어링 시스템으로서 적용되어 있으며, 상기 저전압 배터리(60)의 전력을 공급받아 모터를 구동시켜 운전자가 스티어링 휠을 상대적으로 적은 힘으로도 조작할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 장치를 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 다른 LDC의 출력 전압을 제어하는 장치는 데이터 검출부(100) 및 제어기(110)를 포함한다.

데이터 검출부(100)는 LDC(50)의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하며, 데이터 검출부(100)에서 검출된 데이터는 제어기(110)에 전달된다.

데이터 검출부(100)는 차속 센서(101), 조향각 센서(102), SOC 센서(103), 및 온도 센서(104)를 포함할 수 있다. 상기 데이터 검출부(100)는 상기 마일드 하이브리드 차량을 제어하기 위한 검출부들(예를 들어, 가속 페달 위치 검출부, 브레이크 페달 위치 검출부) 등을 더 포함할 수 있다.

차속 센서(101)는 마일드 하이브리드 차량의 속도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(110)에 전달한다.

조향각 센서(102)는 스티어링 휠의 조향각을 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(110)에 전달한다. 제어기(110)는 상기 조향각 센서(102)의 신호를 기초로 스티어링 휠의 조향속도를 계산할 수 있다. 상기 스티어링 휠의 조향속도는 단위 시간(예를 들어, 1초) 당 스티어링 휠의 조향각일 수 있다.

SOC 센서(103)는 저전압 배터리(60)의 SOC(state of charge)를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(110)에 전달한다.

온도 센서(104)는 저전압 배터리(60)의 온도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(110)에 전달한다.

제어기(110)는 상기 데이터 검출부(100)의 신호를 기초로 LDC(50)의 출력 전압을 제어할 수 있다. 제어기(110)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법의 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 맵 테이블의 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법은 LDC(50)의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출함으로써 시작된다(S100). 즉, 차속 센서(101)는 마일드 하이브리드 차량의 속도를 검출하고, 조향각 센서(102)는 스티어링 휠의 조향각을 검출하며, SOC 센서(103)는 저전압 배터리(60)의 SOC를 검출하고, 온도 센서(104)는 저전압 배터리(60)의 온도를 검출한다.

제어기(110)는 상기 데이터를 기초로 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되는지 판단한다(S110). 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건은 마일드 하이브리드 차량의 속도가 설정된 차속이고, 스티어링 휠의 조향속도가 설정된 조향속도 이상인 경우 만족되는 것으로 할 수 있다. 상기 설정된 차속 및 설정된 조향속도는 상기 MDPS 시스템(70) 및 저전압 배터리(60)의 성능을 고려하여 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다. 상기 설정된 차속은 0 KPH 일 수 있고, 상기 설정된 조향속도는 500 도/s일 수 있다. 즉, 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건은 마일드 하이브리드 차량이 정차한 상태에서 스티어링 휠이 빠르게 조작됨에 따라 MDPS 시스템(70)의 캐치업(catch-up)이 발생될 가능성이 있는 경우 만족될 수 있다.

상기 S110단계에서 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되지 않으면, 본 발명의 실시예에 따른 LDC(50)의 출력 전압을 제어하는 방법은 종료된다.

상기 S110단계에서 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되면, 제어기(110)는 MDPS 보상 모드에 진입하여 저전압 배터리(60)의 SOC 및 저전압 배터리(60)의 온도를 기초로 맵 테이블(120)을 이용하여 LDC(50)의 출력 전압을 결정한다(S120). 도 4에 도시된 바와 같이 맵 테이블(120)에는 MDPS 보상 모드에서의 저전압 배터리(60)의 SOC 및 저전압 배터리(60)의 온도에 대응하는 LDC(50)의 출력 전압이 저장되어 있다. 도 4에 도시된 맵 테이블(120)은 하나의 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 MDPS 보상 모드에서 제어기(110)는 저전압 배터리(60)를 충전시키는 충전 지향 제어를 수행할 수 있다. 즉, 스티어링 휠이 빠르게 조작됨에 따라 저전압 배터리(60)의 전압 강하 및 MDPS 시스템(70)의 캐치업이 발생될 가능성이 있는 경우 저전압 배터리(60)를 충전시키는 충전시키는 충전 지향 제어를 수행할 수 있다. 동일한 SOC 및 온도 조건이라면, MDPS 보상 모드에서의 LDC(50)의 출력 전압은 MDPS 보상 모드가 아닌 상태에서의 LDC(50)의 출력 전압 보다 높다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, MDPS 보상 모드에서 저전압 배터리(60)의 SOC 가 60 %이고 온도가 20 ℃라면, 제어기(110)는 LDC(50)의 출력 전압을 14.6 V로 결정하여 저전압 배터리(60)를 충전시키는 충전 지향 제어를 수행할 수 있다. 반면, MDPS 보상 모드가 아닌 상태에서 저전압 배터리(60)의 SOC 가 60 %이고 온도가 20 ℃라면, LDC(50)의 출력 전압은 14.6 V 보다 낮을 수 있다.

상기 MDPS 보상 모드에 진입한 상태에서, 제어기(110)는 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되는지 판단한다(S130). 상기 MDPS 보상 모드 해제 조건은 상기 MDPS 보상 모드에 진입하고 설정된 시간이 경과한 후 마일드 하이브리드 차량의 속도가 상기 설정된 차속 보다 크거나 스티어링 휠의 조향속도가 상기 설정된 조향속도 미만인 경우 만족되는 것으로 할 수 있다.

상기 S130 단계에서 상기 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되지 않으면, 제어기(110)는 상기 S120 단계로 되돌아간다.

상기 S130 단계에서 상기 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되면, 제어기(110)는 상기 MDPS 보상 모드를 해제한다(S140). 상기 MDPS 보상 모드가 해제되면, 제어기(110)는 통상의 LDC 제어를 수행한다. 동일한 SOC 및 온도 조건이라면, MDPS 보상 모드가 해제된 상태에서의 LDC(50)의 출력 전압은 MDPS 보상 모드에서의 LDC(50)의 출력 전압 보다 낮다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 저전압 배터리(60)의 전압 강하 및 MDPS 시스템(70)의 캐치업을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 엔진 20: 변속기
30: MHSG 40: 저전압 배터리
50: LDC 60: 제2 배터리
70: MDPS 시스템 80: 차동기어장치
90: 휠 100: 데이터 검출부
110: 제어기 120: 맵 테이블

Claims

스티어링 시스템으로서 MDPS(motor driven power steering) 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 LDC(low voltage DC-DC converter)의 출력 전압을 제어하는 방법에 있어서,
LDC의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하는 단계;
상기 데이터를 기초로 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및
상기 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되면, MDPS 보상 모드에 진입하여 상기 데이터를 기초로 맵 테이블을 이용하여 LDC의 출력 전압을 결정하는 단계;
를 포함하되,
상기 맵 테이블에는 MDPS 보상 모드에서의 저전압 배터리의 SOC 및 저전압 배터리의 온도에 대응하는 LDC의 출력 전압이 저장되어 있는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 MDPS 보상 모드 진입 조건은 마일드 하이브리드 차량의 속도가 설정된 차속이고, 스티어링 휠의 조향속도가 설정된 조향속도 이상인 경우 만족되는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 MDPS 보상 모드에 진입한 상태에서 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및
상기 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되면, 상기 MDPS 보상 모드를 해제하는 단계;
를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법.
스티어링 시스템으로서 MDPS(motor driven power steering) 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 LDC(low voltage DC-DC converter)의 출력 전압을 제어하는 장치에 있어서,
LDC의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및
상기 데이터를 기초로 상기 LDC의 출력 전압을 제어하는 제어기;를 포함하되,
상기 제어기는 상기 데이터를 기초로 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되는지 판단하고, 상기 MDPS 보상 모드 진입 조건이 만족되면 MDPS 보상 모드에 진입하여 상기 데이터를 기초로 맵 테이블을 이용하여 LDC의 출력 전압을 결정하며,
상기 맵 테이블에는 MDPS 보상 모드에서의 저전압 배터리의 SOC 및 저전압 배터리의 온도에 대응하는 LDC의 출력 전압이 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 MDPS 보상 모드 진입 조건은 마일드 하이브리드 차량의 속도가 설정된 차속이고, 스티어링 휠의 조향속도가 설정된 조향속도 이상인 경우 만족되는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 장치.
삭제
제5항에 있어서,
상기 제어기는 MDPS 보상 모드에 진입한 상태에서 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되는지 판단하고, 상기 MDPS 보상 모드 해제 조건이 만족되면 상기 MDPS 보상 모드를 해제하는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 데이터 검출부는,
마일드 하이브리드 차량의 속도를 검출하는 차속 센서;
스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서;
저전압 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 SOC 센서; 및
저전압 배터리의 온도를 검출하는 온도 센서;
를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 LDC의 출력 전압을 제어하는 장치.