KR101916547B1 - 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마일드 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법에 관한 것으로, 서하이브리드 차량의 엔진의 오프를 요구하는 신호를 수신하는 단계; 엔진의 오프를 요구하는 신호가 수신되면, 하이브리드 장치의 회생 제동 토크를 출력하도록 명령하는 단계;를 포함하고, 출력된 회생 제동 토크를 엔진의 관성 회전 방향으로의 회전에 대한 역토크로서 작용시켜, 엔진 시동 OFF 시 엔진의 관성 회전에 의한 디젤링과 그에 따른 시동 꺼짐 지연을 억제하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법{METHOD FOR PREVENTING LATENCY OF ENGINE OFF FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 48볼트 마일드 하이브리드 장치의 회생 제동 토크를 이용하여 디젤링 등으로 인한 시동 꺼짐 지연을 효과적으로 억제할 수 있는 방법에 관한 발명이다.
디젤 엔진 차량의 경우, 가솔린 엔진 대비 중량이 크고 플라이 휠의 관성이 커서 엔진의 시동 OFF 시에, 연료 분사가 멈추더라도 엔진의 회전 관성 및 잔류 연료에 의해 이상 연소가 발생(디젤링)하여 시동이 바로 꺼지지 않고 지연되는 경우가 있다. 종래에는 이러한 경우, 특허문헌 1과 같이 점화 시기를 제어하거나, 또는연료 분사를 멈추고 디젤링을 막기 위해 스로틀 개도를 닫도록 하고 있다. 그러나, 이러한 방식으로도 시동 지연을 신속하게 억제할 수는 없어, 운전자가, 자신이 원하는 시점에 엔진이 멈추지 않는 것으로 인식하게 되어 운행 감성을 해치는 요인이 되고 있다.
한편, 최근에는 연비 향상 및 환경 보호 등의 차원에서 하이브리드 차량의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 하이브리드 자동차는 그 충전 방식에 따라 통상의 하이브리드 자동차와 플러그-인 하이브리드 자동차로 크게 분류되며, 통상의 하이브리드 자동차는 내연 기관에서 발생된 에너지의 일부를 이용하여 배터리를 충전하는 하이브리드 자동차이고, 플러그-인 하이브리드 자동차는 외부의 상용 전원으로부터 에너지를 받아 배터리를 충전하는 하이브리드 자동차이다.
특히, 마일드 하이브리드 시스템은, 특허문헌 2에서도 개시되어 있듯이, 구동모터만으로 차량이 구동하는 주행모드는 없지만, 차량의 정지상태에서 가속시, 또는 차량 주행중 추월 가속시에 순간적으로 높은 토크를 얻기 위해 엔진보다 응답성이 빠른 HSG(HSG, Hybrid Starter Generator)를 사용하여 주행에 필요한 토크를 공급하는 시스템을 말한다.
특히, 이러한 하이브리드 차량의 경우, 시스템 상 정차 시 아이들 스탑 제어로 인해 엔진이 OFF 되는 빈도수가 잦아 엔진의 완전 정지 시점 지연 및 진동 발생 시에 고객의 불만을 크게 초래할 수 있다. 그러나, 현재까지 이러한 하이브리드 차량의 시동 지연 문제를 해결하기 위한 수단이 구체적으로 제시되고 있지 않다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-0925950호 (2009.11. 9) 특허문헌 2: 대한민국 등록특허공보 제10-1583971호 (2016.1.21)
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하이브리드 차량의 잦은 아이들 스톱 및 재시동 동작 시에 엔진 완전 정시 시점의 지연을 막아 주행 감성을 향상시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법에 관한 발명으로서, 하이브리드 차량의 엔진의 오프를 요구하는 신호를 수신하는 단계; 엔진의 오프를 요구하는 신호가 수신되면, 하이브리드 장치의 회생 제동 토크를 출력하도록 명령하는 단계;를 포함하고, 출력된 회생 제동 토크를 이용하여 엔진의 관성 회전 방향으로의 회전을 억제하도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 회생 제동 토크를 출력한 후, 엔진이 완전 정지되었는지 여부를 판정하는 단계; 엔진이 완전 정지된 것으로 판정되는 경우, 하이브리드 장치를 중립 모드로 복귀하는 단계;를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 하이브리드 차량은 48볼트 마일드 하이브리드 차량인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 48볼트 고전압 배터리의 충전량(State of Charge)이 임계값 미만인지 여부를 판단하여, 상기 48볼트 고전압 배터리의 충전량이 임계값 미만인 경우에만 상기 회생 제동 토크를 출력하도록 한다.
본 발명에 의하면, 차량이 정지되어 엔진 OFF 신호가 발신된 후 엔진이 신속하게 정지될 수 있어, 엔진의 잔진동을 억제하고 시동 꺼짐 지연 현상을 억제할 수 있다. 이를 통해, 차량의 감성 품질 향상 및 연비 향상 효과를 갖는다.
또한 팁 아웃(Tip-out) 상태에서 엔진 RPM 플레어(RPM flare) 발생시 회생 제동 토크를 이용하여 플레어 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에가 적용되는 마일드 하이브리드 전기자동차용 충전장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 순서도.
이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에가 적용될 수 있는 마일드 하이브리드 전기자동차용 충전장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 마일드 하이브리드 자동차용 충전장치는, 엔진(10)과, 엔진(10)을 구동하거나 또는 회생 제동에 의해 교류 전력을 발전하는 마일드 하이브리드 장치(MHSG, Mild Hybrid Start Generator, 20)와, MHSG(20)로부터 발생된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리에 공급하거나 배터리의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 MHSG(20)에 공급하는 인버터(30)와 인버터(30)로부터 직류 전력을 제공받아 충전되거나 또는 충전된 직류 전력을 인버터(30)에 공급하는 48V 고전압 배터리(40)와, 배터리 전압 관리 및 전압 부스트 기능을 수행하는 DC/DC 컨버터(50)와, DC/DC 컨버터(50)로부터 직류 전력을 제공받아 충전되는 12V 저전압 배터리(60)로 구성된다.
엔진(10)은 그 크랭크 축이 바람직하게는 벨트(11)에 의해 MHSG(20)의 모터 출력축의 풀리와 연결되어, 시동 시에는 MHSG(20)로부터 구동력을 받아 시동하는 한편, 시동 후에는 MHSG(20)에 동력을 제공하는 역할을 수행한다.
MHSG(20)는 엔진(10)의 시동시에는 인버터(30)를 통해 48V 고전압 배터리(40)로부터 전력을 공급 받아 엔진을 시동시키는 스타터의 역할을 수행하고, 시동 후에는 차량의 감속시 휠(wheel)(70)의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 교류 전력을 발전하며, 주행 중 MHSG(20)의 모터의 구동력을 이용하여 엔진(10)의 토크를 보조한다.
인버터(30)는 48V 고전압 배터리(40)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 MHSG(20)에 공급하거나, 또는 MHSG(20)에서 발전된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 48V 고전압 배터리(40) 또는 DC/DC 컨버터(50)에 공급하는 역할을 수행한다.
48V 고전압 배터리(40)는 엔진(10)의 시동 시 인버터(30)에 직류 전력을 공급하여 MHSG(20)로 하여금 엔진(10)에 구동력을 전달할 수 있도록 하는 한편, 회생 제동 시 발전된 교류 전력이 인버터(30)에 의해 직류 전력으로 변환될 때에 이를 충전하는 역할을 한다. 또한, 48V 고전압 배터리(40)는 충전된 전력을 12V 저전압 배터리(60) 및/또는 전장 시스템에 전력을 제공하는 역할을 한다.
DC/DC 컨버터(50)는 인버터(30), 48V 고전압 배터리(40) 및 전장 시스템에 전기적으로 연결되고, 인버터(30) 또는 고전압 배터리(40)의 직류 전력을 저전압 배터리(60) 충전 전압 범위를 만족하도록 강압하여 저전압 배터리(60) 또는 전장 시스템에 공급한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법을 도시하는 순서도이다.
도 2에 따르면, 우선 ECU(Electronic Control Unit)은 키 스위치로부터 송신되는 신호를 통해, 엔진 OFF 신호가 수신되었는지 여부를 판단한다(S100). 운전자가 엔진 시동을 OFF 하기 위해 키 스위치를 OFF하면 엔진 OFF 신호가 ECU로 전달되게 된다. ECU가 엔진 OFF 신호를 수신하게 되면, 연소실 내로의 연료 공급이 차단되도록, 연료 공급 밸브를 차단한다(S110).
그 후, ECU는 상술한 하이브리드 장치를 구성하는 부품의 이상 유무를 판단한다(S120). 하이브리드 충전 장치의 부품에 이상이 발생하는 경우는 후술하는 회전 관성력 억제를 위한 역토크 제어를 실시할 수 없거나, 역토크 제어 실시시 과충전 등 배터리 등의 이상이 발생할 수 있기 때문이다. 충전 장치의 고장 유무는, 예컨대 해당 부품 들을 구동 제어하는 ECU의 시스템 내에 구비된 ASIC(Application-Specific IC)를 이용한 진단 정보를 통해 파악 가능하다.
그리고, 하이브리드 충전 장치에 이상이 없는 것으로 판단되는 경우, ECU는 48V 고전압 배터리(40)의 충전량(SoC, State Of Charge)이 미리 정해진 기준값 미만인지 여부를 판단한다(S130). 후술하는 회생 제동 토크 출력으로 인해 48V 고전압 배터리(40)가 과충전되면, 배터리의 수명이 짧아지고 발열에 의한 화재가 발생될 수 있기 때문에 현재의 48V 고전압 배터리(40)의 충전량을 파악하여 과충전 가능성 여부를 판단하고, 이를 통해 후술하는 회생 제동 토크 출력 여부를 판단하는 것이다.
48V 고전압 배터리(40)의 충전량이 미리 정해진 기준값 미만인 것으로 판단되는 경우, 배터리 과충전의 우려가 없는 것으로 판단하여, ECU는 MHSG(20)가 회생 제동 토크를 출력하도록 제어한다(S140). 엔진 OFF 신호에 의해 연료 공급이 중단되는 경우에도, 엔진의 회전 관성 및 연소실 내부에 잔류한 연료로 인해 시동이 바로 꺼지지 않고, 계속 작동하는 경우가 있다. 이때, MHSG(20)가 벨트(11)를 통해 엔진(10)의 크랭크 축에 회생 제동 토크를 최대화하여 가하게 되면, 회생 제동 토크가 엔진의 관성 회전 방향에 역토크로 작용하게 되어 엔진의 회전을 빠른 시간안에 멈추게 할 수 있다. 따라서, 엔진의 관성 회전에 의한 디젤링 및 그에 따른 시동 꺼짐을 방지할 수 있다. 또한, 엔진의 디젤링에 의한 진동 및 RPM 플레어 현상도 방지할 수 있게 된다.
그 후, ECU는 엔진의 회전 속도 등의 감지 데이터를 통해, 엔진이 완전히 정지되었는지 여부를 판정한다(S150). 엔진이 완전히 정지된 것으로 판단되는 경우, 더이상 회생 제동 토크를 엔진이 가할 필요가 없는바, ECU는 회생 제동 모드를 중단하고, 엔진이 무부하 상태에 있도록, MHSG(20)를 중립 모드로 제어한다(S160).
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 운전자가 시동 OFF 명령을 내린 경우, MHSG(20)의 회생 제동 토크를 최대화하여 엔진의 크랭크축의 관성 회전을 함으로써, 엔진이 조속히 정지할 수 있도록 할 수 있다. 이를 통해, 하이브리드 차량과 같이, 아이들 스톱 및 재시동이 잦은 경우에 진동 및 엔진 정지 까지의 대기 시간을 최소화하여 감성 품질을 향상시킬 수 있다.
10: 엔진 20: 마일드 하이브리드 장치(MHSG)
30: 인버터 40: 고전압 배터리
50: DC/DC 컨버터 60: 저전압 배터리
70: 휠

Claims (4)

  1. 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법에 관한 발명으로서,
    상기 하이브리드 차량의 엔진의 오프를 요구하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 엔진의 오프를 요구하는 신호가 수신되면, 하이브리드 장치의 회생 제동 토크를 출력하도록 명령하는 단계;를 포함하고,
    상기 출력된 회생 제동 토크를 이용하여 상기 엔진의 관성 회전 방향으로의 회전을 억제하는 단계;
    상기 회생 제동 토크를 출력한 후, 엔진이 완전 정지되었는지 여부를 판정하는 단계; 및
    엔진이 완전 정지된 것으로 판정되는 경우, 상기 하이브리드 장치를 중립 모드로 복귀하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 차량은 48볼트 마일드 하이브리드 차량인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    48볼트 고전압 배터리의 충전량(State of Charge)이 임계값 미만인지 여부를 판단하여, 상기 48볼트 고전압 배터리의 충전량이 임계값 미만인 경우에만 상기 회생 제동 토크를 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 시동 꺼짐 지연 방지 방법.
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