KR102085882B1 - 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법 및 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템 - Google Patents

마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법 및 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템 Download PDF

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Abstract

마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법 및 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법은, 서지현상이 발생할지 여부를 현재의 차량 조작 상태로부터 예상하는 단계, 서지현상이 발생할 것으로 예상되는 경우 배터리 상태가 방전 가능한 상태인지를 판단하는 단계, 서지현상 발생이 예상되고 배터리 상태가 방전 가능한 상태인 경우, 변속기의 입력축과 엔진의 크랭크축 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치의 상태를 점검하는 단계 및 클러치가 연결(Engage)되어 있으면 클러치 연결을 해제(Disengage)하고, 엔진의 크랭크축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치된 스타터 제너레이터로 엔진의 회전수를 제어하는 단계를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법 및 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템{Surge Control Method of Mild Hybrid System and Surge Control Function for Mild Hybrid System}
본 발명은 흡기 압력이 비정상적으로 높아지는 서지현상 제어를 위한 서지 제어 방법에 관한 것으로, 특히 엔진 출력을 모터(스타터 제너레이터)가 보조하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법 및 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 실린더로 공급되는 흡입 공기량을 늘려주기 위해 터보차저 시스템(turbocharger system)이 사용된다. 터보차저 시스템은 압축기(compressor)와 터빈(turbine)의 구동 특성에 따라 흡입 공기의 공급 능력이 차이를 보이는 특징이 있다. 좀 더 구체적으로는, 압축기와 터빈의 구동 특성이 좋을수록 출력 상승과 작동 영역이 확장되는 특성이 있다.
반대로 특성이 좋지 않으면 엔진 출력이 떨어지고 작동 영역 또한 줄게 된다. 디젤엔진에서의 터보차저 시스템의 경우, 엔진의 회전 속도가 급격히 느려지는 경우에 서지(surge)가 발생할 수 있다. 서지현상은 가속 후 가속페달을 급격하게 릴리즈(release)시키는 상황과 같이, 급작스럽게 엔진으로 유입되는 흡기 유량은 감소하고 컴프레서(compressor)에 의해 공기가 공급되는 경우에 의해 흡기관 압력이 높아지는 상황에서 주로 발생한다.
즉 급작스런 유량과 압력 변동에 의해 서지현상이 주로 발생하며, 서지가 발생하면 엔진 소음이 커지고 흡기계통의 부품이 손상될 수 있다. 따라서 서지현상이 발생한 경우 흡기압력을 낮추는 것과 같이 서지를 억제 또는 해소하기 위한 적절한 조치가 필요하다.
이에 대한 대응방안으로서, 서지현상 발생 시 흡기압력을 낮추기 위해 배기가스 재순환 장치의 밸브(이하 'EGR 밸브'라 함)를 개방시켜 높아진 흡기압력을 배기측으로 릴리즈(release)시켜 서지를 해소하는 기술이 알려져 있다.
그러나 EGR 밸브를 개방시켜 흡기압력을 낮추는 종래 서지 제어 기술은, 경우에 따라 배기측 압력이 흡기측보다 높아진 경우 서지현상을 전혀 억제 또는 해소하지 못하는 단점이 있다. 즉 배기측 압력이 흡기측보다 높아지면 EGR 밸브를 개방시켜도 흡기압이 릴리즈되지 못하기 때문에 서지현상을 억제 또는 해소하지 못하는 경우가 발생하는 것이다.
다른 대안 기술로서, 모터로 터빈의 회전수를 낮춰 압축 공기의 양을 줄임으로써 서지를 억제 또는 해소하는 기술도 알려져 있다. 그러나 이는 전자식 터빈을 장착한 일부 차량에 제한적으로 적용 가능한 기술로서, 일반적인 기계식 터보 차저를 장착한 차량에는 적용할 수 없는 기술이라는 점에서 범용성이 떨어지는 단점이 있다.
한국공개특허 제2007-0064494호(공개일 2007.06.21)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 엔진 출력을 모터(스타터 제너레이너터)가 보조하는 마일드 하이브리드 시스템에 있어서, 차량 조작 상태로부터 서지 발생을 예상하고, 서지가 발생될 것으로 예상되는 경우 모터(스타터 제너레이터)로 엔진 회전수를 제어하여 서지현상 발생을 미연에 방지할 수 있는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법 및 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,
a) 서지현상이 발생할지 여부를 현재의 차량 조작 상태로부터 예상하는 단계;
b) 서지현상이 발생할 것으로 예상되는 경우 배터리 상태가 방전 가능한 상태인지를 판단하는 단계;
c) 서지현상 발생이 예상되고 배터리 상태가 방전 가능한 상태인 경우, 변속기의 입력축과 엔진의 크랭크축 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치의 상태를 점검하는 단계; 및
d) 클러치가 연결(Engage)되어 있으면 클러치 연결을 해제(Disengage)하고, 엔진의 크랭크축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치된 스타터 제너레이터로 엔진의 회전수를 제어하는 단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법을 제공한다.
여기서 상기 a) 단계에서는, 차량의 가속페달 조작 정보로부터 서지현상이 발생할지 여부를 예상할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가속페달 조작을 통한 가속 후 가속페달을 급격히 릴리즈(Release)시켰을 때 서지현상이 발생할 것으로 예상할 수 있다.
또한 상기 b) 단계에서는, 배터리 충전량이 기설정된 기준값 이상이고, 배터리 충전 로직 상 배터리 충전 로직이 미구동 상태인 경우 배터리 상태를 방전 가능한 상태로 판단할 수 있다.
또한 본 발명은, c') 서지현상 발생이 예상되고 배터리 상태가 방전 가능한 상태가 아닌 경우 서지현상이 감지되면, EGR 밸브를 개방시키거나 터빈 회전수 제어를 통해 흡기측 압력을 낮추는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 d) 단계에서는, 스타터 제너레이터로 엔진 회전수를 인위적으로 상승 또는 일정 수준으로 유지시킴으로써 서지현상을 미연에 방지할 수 있다.
바람직하게 상기 d) 단계에서는,
d-1) 엔진 회전수별 서지현상을 차단할 수 있는 목표 회전수를 저장한 맵 데이터를 이용하여 현재의 엔진 회전수에 대해 목표 회전수를 추출하고,
d-2) 상기 스타터 제너레이터를 이용하여 엔진 회전수를 추출된 목표 회전수로 제어함으로써 서지현상을 미연에 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 서지 제어 방법은, e) 정상 제어 모드로 전환할지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어 중 가속페달 변위량이 설정값 이상이면, 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 제어 모드로 전환하도록 설정될 수 있다.
이와는 달리, 스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어가 시작된 시점부터 시간을 카운팅하고, 카운팅 시간이 기설정된 시간값에 도달하면, 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 제어로 제어 모드를 전환하도록 설정될 수도 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,
터보차저;
엔진의 크랭크축과 동력을 주고 받을 수 있도록 벨트로 연결된 스타터 제너레이터;
EGR 라인에 설치되며 흡기 매니폴드 측으로 환류되는 배기가스 양을 조절하는 EGR 밸브;
상기 스타터 제너레이터에 의해 충전되고, 스타터 제너레이터 구동을 위해 전력을 제공하는 고전압 배터리; 및
상기 스타터 제너레이터의 구동 및 EGR 밸브의 개폐를 제어하고, BMS(Battery Management system)로부터 고전압 배터리의 상태에 관한 정보를 수신하는 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는, 서지현상이 발생할지 여부를 현재의 차량 조작 상태로부터 예상하고, 서지현상이 발생할 것으로 예상되는 경우 상기 고전압 배터리 상태가 방전 가능한 상태인지 여부를 판단하며, 서지현상 발생이 예상되고 배터리 상태가 방전 가능한 상태인 경우, 상기 스타터 제너레이터를 구동시켜 엔진의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템을 제공한다.
여기서 상기 제어기는, 가속페달센서가 제공하는 가속페달의 조작 정보로부터 서지현상이 발생할지 여부를 예상할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가속페달 조작을 통한 가속 후 가속페달이 급격히 릴리즈(Release)되어 상기 가속페달센서의 출력 신호값이 급격하게 줄어들 때 서지현상이 발생할 것으로 예상할 수 있다.
또한 상기 제어기는, 상기 스타터 제너레이터를 구동시켜 엔진의 회전수를 제어하기 전, 변속기의 입력축과 엔진의 크랭크축 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치의 상태를 점검하고, 클러치가 연결(Engage)되어 있으면 클러치 연결을 해제(Disengage)한 후 스타터 제너레이터를 통해 엔진의 회전수를 제어하도록 기능할 수 있다.
또한 상기 제어기는, 서지현상 발생이 예상되고 배터리 상태가 방전 가능한 상태가 아닌 경우 흡기측 압력센서의 출력정보로부터 서지현상을 감지하고, 서지현상이 감지되면 상기 EGR 밸브를 개방시키거나 터보차저의 터빈 회전수 제어를 통해 흡기측 압력을 낮춰 서지현상을 해소시킬 수 있다.
또한 상기 제어기는, 스타터 제너레이터로 엔진 회전수를 인위적으로 상승 또는 일정 수준으로 유지시킴으로써 서지현상을 방지할 수 있다.
또한 상기 제어기는, 엔진 회전수별 서지현상을 차단할 수 있는 목표 회전수를 저장한 맵 데이터를 이용하여 현재의 엔진 회전수에 대해 목표 회전수를 추출하고, 스타터 제너레이터의 구동을 제어하여 엔진 회전수를 추출된 목표 회전수로 제어할 수 있다.
또한 상기 제어기는, 정상 제어 모드로 전환할지 여부를 판단하는 기능을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어 중 가속 페달 변위량이 설정값 이상이면, 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 제어 모드로 전환하도록 설정될 수 있다.
또는, 스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어가 시작된 시점부터 시간을 카운팅하고, 카운팅 시간이 기설정된 시간값에 도달하면, 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 제어 모드로 전환하도록 설정될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 차량 조작 상태로부터 서지 발생을 예상하고, 서지가 발생될 것으로 예상되는 경우 모터로 엔진 회전수를 상승시키거나 일정 수준으로 유지시키는 제어를 통해 서지현상을 사전에 차단한다. 그 결과, 서지현상에 따른 소음 및 흡기계통의 부품, 엔진 손상 등이 방지되어 차량의 내구성과 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 서지 발생을 사전에 방지하기 위한 선제적 대응으로 모터로 엔진 회전수를 제어함에 있어서, 변속기의 입력축과 엔진의 크랭크축 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치의 상태를 점검하고, 클러치가 연결(Engage)되어 있으면 클러치 연결을 해제(Disengage)한 후 엔진 회전수 제어를 실행함으로써, 의도치 않은 토크 변화로 인한 이질감 또는 위화감이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템의 시스템 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법을 설명하기 위한 개략 순서도.
도 3은 구체적인 제어 알고리즘을 포함하는 흐름도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 동일 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템의 시스템 개략도로서, 이를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 서지 제어 기능을 갖는 마일스 하이브리드 시스템의 시스템 구성 및 기능부터 먼저 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템은, 터보차저(turbo charger, 10)와 스타터 제너레이터(starter generator, 20)를 포함한다. 터보차저(10)는 슈퍼차저(supercharger, 12)와 이를 구동시키는 터빈(turbine, 14)을 조합시킨 구성일 수 있으며, 스타터 제너레이터(20)는 엔진(60)의 크랭크축(62)과 서로 동력을 주고 받을 수 있도록 벨트(25)로 연결된다.
터빈(14)은 배기 에너지를 회전력으로 변화시켜 회수하는 기계식 또는 별도의 터빈 모터에 의해 회전량과 속도가 통제되는 전자식 터빈일 수 있으며, 스타터 제너레이터(20)가 발생시킨 고전압은 배터리 상태에 기초한 충전 로직의 동작으로 고전압 배터리(40)를 충전시키며, 이에 저장된 고전압의 전기에너지는 필요 시 다시 스타터 제너레이터(20) 구동을 위한 필요 전압으로 제공된다.
본 발명의 실시 예에 따른 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템은 또한, EGR 밸브(30)를 포함한다. EGR 밸브(30)는 EGR 라인(배기가스 재순환 라인, 3)에 설치되며 흡기 매니폴드(66) 측으로 환류되는 배기가스 양을 조절하면서, 상기 고전압 배터리(40) 상태에 따라 불가피하게 스타터 제너레이터(20)로 엔진 회전수 제어가 불가한 경우의 서지 발생 시 흡기압력을 낮추는 역할을 한다.
스타터 제너레이터(20)와 EGR 밸브(30)는 각각 제어기(50)가 출력하는 제어 신호로 구동 및 개폐가 제어되며, 제어기(50)는 BMS(Battery Management system, 미도시)로부터 고전압 배터리(40)의 상태에 관한 정보를 수신하고 수신된 정보를 분석함으로써, 상기 고전압 배터리(40)의 현재 상태, 예를 들어 충전 또는 방전 등의 정보를 포함하는 배터리 상태를 실시간으로 모니터링 한다.
제어기(50)는 또한, 현재의 차량 조작 상태로부터 서지현상이 발생할지 여부를 예상한다. 바람직하게는, 가속페달(110)의 변위를 감지하고 상응하는 출력신호를 발생시키는 가속페달센서(100)의 상기 출력신호에 기초하여 가속페달(110)의 조작 상태를 인식하고, 그 인식된 정보로부터 서지현상이 발생할지 여부를 예상하도록 설정될 수 있다.
좀 더 구체적으로는, 가속페달(110)을 꾹 밟아 차량을 가속시킨 상태에서 가속페달(110)을 누르는 힘(족답력)을 급히 제거했을 때, 즉 가속페달(110)이 급격히 릴리즈(Release)되어 가속페달센서(100)의 출력 신호값이 급격하게 줄어들 경우 상기 제어기(50)는 서지현상이 발생할 것으로 예상할 수 있다. 이는 앞서도 언급했듯이 서지현상은 주로 가속페달(110)을 급격하게 릴리즈시킬 경우 발생하기 때문이다.
제어기(50)는 또한, 서지현상이 발생할 것으로 예상되는 경우, 상기 BMS로부터 수신된 정보로부터 상기 고전압 배터리(40) 상태가 방전 가능한 상태인지를 판단한다. 바람직하게는, BMS 정보 분석 결과, 배터리 충전량이 기설정된 기준값 이상이고, 배터리 충전 로직 상 배터리 충전 로직이 미구동 상태인 경우, 즉 배터리 충전 상황인 아닌 경우 배터리 상태를 방전 가능한 상태로 판단한다.
서지현상 발생이 예상되고 고전압 배터리(40)의 상태가 방전 가능한 상태이면 제어기(50)는, 상기 스타터 제너레이터(20)를 구동시켜 엔진(60)의 회전수를 제어함으로써 서지 발생에 선제적으로 대응한다. 즉 서지가 발생할 것으로 예상되는 조작 상태이고 고전압 배터리(40)가 방전을 할 수 있는 상황이면, 스타터 제너레이터(20)를 통해 엔진 회전수를 제어함으로써 서지 발생을 사전에 차단한다.
제어기(50)는 바람직하게, 스타터 제너레이터(20)로 엔진 회전수를 인위적으로 상승 또는 일정 수준으로 유지시킴으로써 서지 발생을 사전에 차단한다. 이를 위해 엔진 회전수별 서지현상을 차단할 수 있는 목표 회전수를 저장한 맵 데이터를 이용하여 현재의 엔진 회전수에 대해 목표 회전수를 추출하고, 현재의 엔진 회전수가 목표 회전수에 수렴하도록 스타터 제너레이터(20)의 구동을 제어한다.
서지 발생을 사전에 차단하기 위한 선제적 대응으로 위와 같은 엔진 회전수 제어를 수행함에 있어서, 스타터 제너레이터(20)의 개입으로 인한 엔진(60)의 인위적인 회전수 변화가 동력전달계통(변속기 및 차동축 등)을 통해 그대로 차륜의 출력으로 반영되면, 운전자 입장에서는 의도치 않은 엔진 토크 변화이기 때문에 큰 이질감 또는 위화감을 느낄 수 있다.
따라서 위와 같은 엔진 회전수 제어를 수행하기 전 제어기(50)는, 변속기(80)의 입력축(82)과 엔진(60)의 크랭크축(62) 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치(70)의 상태를 점검하고, 클러치(70)가 연결(Engage)되어 있으면 클러치(70) 접속을 단속하는 솔레노이드 밸브(75)를 제어하여 클러치(70) 연결을 해제(Disengage)한 후 엔진 회전수 제어를 실행하도록 설정될 수 있다.
반면, 서지 발생이 예상되는 상황이지만 배터리(40) 상태가 방전 가능한 상태가 아닌 경우 제어기(50)는, 흡기측 압력센서(도시 생략)의 출력정보로부터 서지현상을 감지하고, 서지현상이 감지되면, 상기 EGR 밸브(30)를 개방시키거나 터보차저(10)의 터빈 회전수 제어(모터에 의해 회전속도와 회전량이 제어되는 전자식 터빈인 경우)를 통해 흡기측 압력을 낮춰 서지현상을 해소하도록 구성될 수 있다.
제어기(50)는 또한, 정상 제어 모드로 전환할지 여부를 판단하는 기능을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 스타터 제너레이터(20)를 통한 엔진 회전수 제어 중 가속 페달 변위량이 설정값 이상이면, 스타터 제너레이터(20)를 통한 인위적인 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 엔진 제어로 제어 모드를 전환시키는 제어를 수행할 수 있다.
경우에 따라서는, 타이머 기능을 사용하여 제어 모드를 전환하도록 구성될 수도 있다. 구체적으로, 서지가 예상되는 경우 이를 사전에 차단하기 위하여 스타터 제너레이터(20)를 통한 엔진 회전수 제어가 시작된 시점부터의 시간을 카운팅하고, 그 카운팅된 시간이 기설정된 시간값에 도달하면, 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 제어 모드로 전환하도록 구성될 수도 있다.
도 1에서 미설명 도면부호 90은 상기 가속페달(110)의 조작에 따라 엔진(60)으로 유입되는 공기량을 조절하는 스로틀 밸브를 가리키며, 68은 흡기 매니폴드 반대편 엔진에 설치되는 배기 매니폴드를 가리킨다. 그리고 16은 터보차저(10)에서 압축되어 온도가 높아진 흡입공기의 온도를 낮추기 위한 인터쿨러를 가리킨다.
이하, 전술한 서지 제어 기능을 갖는 마일드 하이브리드 시스템에 의해 수행되는 서지 제어 과정을 도 2 및 도 3의 순서도를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법을 설명하기 위한 개략 순서도이며, 도 3은 구체적인 제어 알고리즘을 포함하는 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서지 제어 방법은 우선, 서지현상이 발생할지 여부를 현재의 차량 조작 상태로부터 예상하는 단계(S100)를 포함한다. S100 단계에서는, 차량의 가속페달 조작 정보로부터 서지현상이 발생할지 여부를 예상할 수 있다. 바람직하게는, 차량 가속 후 가속페달이 급격히 릴리즈 된 때 서지현상이 발생할 것으로 예상할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 서지 제어 방법은 또한, 서지현상이 발생할 것으로 예상되는 경우 배터리 상태가 방전 가능한 상태인지를 판단하는 단계(S200)를 포함한다. S200 단계에서는 바람직하게, 배터리 충전량이 기설정된 기준값 이상이고, 배터리 충전 로직 상 배터리 충전 로직이 미구동 상태인 경우 배터리 상태를 방전 가능한 상태로 판단할 수 있다.
S100 단계를 통한 분석결과 서지현상 발생이 예상되고, S200 단계를 통한 판단결과 배터리 상태가 방전 가능한 상태인 경우, 변속기의 입력축과 엔진의 크랭크축 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치의 상태를 점검한다(S300). 그 결과 클러치가 연결(Engage)되어 있으면 클러치 접속을 단속하는 솔레노이드 밸브를 제어하여 클러치 연결을 해제(Disengage)한다(S302).
후술하는 S400 단계에서 스타터 제너레이터로 엔진 회전수를 제어할 경우, 스타터 제너레이터 개입으로 인한 엔진의 인위적인 회전수 변화가 동력전달계통을 통해 그대로 차륜의 출력으로 반영되면, 운전자 입장에서는 의도치 않은 엔진 토크 변화이기 때문에 큰 이질감 또는 위화감을 느낄 수 있다. 따라서 이를 사전에 방지하기 위해 S302 단계를 거치는 것이다.
클러치가 연결 해제 상태(Disengage)에 있거나, S302 단계를 통해 클러치 연결을 해제(Disengage)하는 제어가 완료되면, 다음으로 엔진의 크랭크축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치된 스타터 제너레이터로 엔진의 회전수를 제어하는 단계(S400)를 수행한다. S400 단계는 서지 발생이 예상될 경우 엔진 회전수 제어를 통해 서지를 사전에 차단하는 단계이다.
즉 S400 단계는 스타터 제너레이터로 엔진의 회전수를 제어하는 선제적 대응을 통해 서지 발생을 사전에 차단하는 단계이다. 서지현상은 앞서도 언급했듯이, 급작스런 흡기 유량 및 압력 변동으로 발생하는 것이기 때문에, 서지 발생이 예상되는 상황에서의 엔진 회전수 제어를 통해 급작스런 흡기 유량 및 압력 변동을 막아만 주면 서지는 사전에 충분히 차단될 수 있다.
바람직하게는, 스타터 제너레이터로 엔진 회전수를 인위적으로 상승 또는 일정 수준으로 유지시켜 줌으로써 급작스런 흡기 유량 및 압력 변동을 막고, 이를 통해 서지현상을 사전에 차단할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 엔진 회전수별 서지현상을 차단할 수 있는 목표 회전수를 저장한 맵 데이터를 이용해 현재의 엔진 회전수에 대해 목표 회전수를 추출하고, 현재의 엔진 회전수를 추출된 목표 회전수로 제어하도록 제어로직을 구성하면, 스타터 제너레이터의 회전수 과다 상승으로 인한 불필요한 에너지 소모는 줄이면서도 확실한 서지 차단 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 또한, 정상 제어 모드로 전환할지 여부를 판단하는 단계(S500)를 더 포함한다. 바람직하게는, 스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어 중 가속페달의 변위량이 설정값 이상이면, 엔진 회전수 제어 모드를 해제하고 정상 제어 모드로 전환하여 운전자의 가속의지가 신속히 반영되도록 설정될 수 있다.
또는, 스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어가 시작된 시점부터의 시간을 카운팅하고, 카운팅 시간이 기설정된 시간값에 도달하면, 서지 발생을 차단할 수 있을 정도로 충분한 흡기측 압력 조절이 이루어진 것으로 판단하여, 스타터 제너레이터를 통한 인위적인 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상적인 엔진 제어가 이루어지도록 제어 모드를 전환시킬 수도 있다.
한편, S200 단계를 통한 배터리 상태 점검 결과, 서지현상 발생이 예상은 되지만 배터리 상태가 방전 가능한 상태가 아닌 경우(현재 충전량이 설정 기준값보다 낮거나 충전 로직이 구동 중인 경우)에는, 흡기측 압력센서의 출력정보를 이용해 서지를 감지하고, 서지가 감지되면, EGR 밸브를 개방시키거나 터보차저의 터빈 회전수 제어를 통해 흡기측 압력을 낮춰 서지를 해소하도록 구성될 수 있다(S250).
이처럼 S250 단계를 거치는 프로세스로 진행될 경우 상기 S500 단계에서는, 흡기측 압력센서의 출력정보로부터 서지가 해소되었는지를 판단하고, 서지가 해소된 것으로 판단되면, EGR 밸브를 개방 또는 터보차저의 터빈 회전수 제어를 중지하고 정상적인 엔진 제어가 이루어지도록 제어 모드를 전환시키는 작업이 수행될 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 차량 조작 상태로부터 서지 발생을 예상하고, 서지가 발생될 것으로 예상되는 경우 모터로 엔진 회전수를 상승시키거나 일정 수준으로 유지시키는 제어를 통해 서지현상을 사전에 차단한다. 그 결과, 서지현상에 따른 소음 및 흡기계통의 부품, 엔진 손상 등이 방지되어 차량의 내구성과 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 서지 발생을 사전에 방지하기 위한 선제적 대응으로 모터로 엔진 회전수를 제어함에 있어서, 변속기의 입력축과 엔진의 크랭크축 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치의 상태를 점검하고, 클러치가 연결(Engage)되어 있으면 클러치 연결을 해제(Disengage)한 후 엔진 회전수 제어를 실행함으로써, 의도치 않은 토크 변화로 인한 이질감 또는 위화감이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 터보차저 12 : 터빈
14 : 슈퍼차저 16 : 인터쿨러
20 : 스타터 제너레이터 25 : 벨트
30 : EGR 밸브 40 : 고전압 배터리
50 : 제어기 60 : 엔진
62 : 크랭크축 66 : 흡기 매니폴드
68 : 배기 매니폴드 70 : 클러치
75 : 솔레노이드 밸브 80 : 변속기
82 : 변속기 입력축 90 : 스로틀 밸브
100 : 가속페달센서 110 : 가속페달

Claims (11)

  1. a) 서지현상이 발생할지 여부를 현재의 차량 조작 상태로부터 예상하는 단계;
    b) 서지현상이 발생할 것으로 예상되는 경우 배터리 상태가 방전 가능한 상태인지를 판단하는 단계;
    c) 서지현상 발생이 예상되고 배터리 상태가 방전 가능한 상태인 경우, 변속기의 입력축과 엔진의 크랭크축 사이의 동력 접속을 단속하는 클러치의 상태를 점검하는 단계; 및
    d) 클러치가 연결(Engage)되어 있으면 클러치 연결을 해제(Disengage)하고, 엔진의 크랭크축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치된 스타터 제너레이터로 엔진의 회전수를 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 d) 단계에서는 스타터 제너레이터로 엔진 회전수를 인위적으로 상승 또는 일정 수준으로 유지시킴으로써 서지현상을 방지하되,
    d-1) 엔진 회전수별 서지현상을 차단할 수 있는 목표 회전수를 저장한 맵 데이터를 이용하여 현재의 엔진 회전수에 대해 목표 회전수를 추출하고,
    d-2) 상기 스타터 제너레이터를 이용하여 엔진 회전수를 추출된 목표 회전수로 제어하며,
    상기 c) 단계에서 배터리 상태가 방전을 할 수 없는 상태에서 서지현상이 감지되면, 터빈 회전수 제어를 통해 흡기측 압력을 낮추는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서는,
    차량의 가속페달 조작 정보로부터 서지현상이 발생할지 여부를 예상하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가속페달 조작을 통한 가속 후 가속페달을 급격히 릴리즈(Release)시켰을 때 서지현상이 발생할 것으로 예상하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서는,
    배터리 충전량이 기설정된 기준값 이상이고, 배터리 충전 로직 상 배터리 충전 로직이 미구동 상태인 경우 배터리 상태가 방전 가능한 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    e) 정상 제어 모드로 전환할지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어 중 가속페달 변위량이 설정값 이상이면, 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 제어 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    스타터 제너레이터를 통한 엔진 회전수 제어가 시작된 시점부터 시간을 카운팅하고, 카운팅 시간이 기설정된 시간값에 도달하면, 엔진 회전수 제어를 해제하고 정상 제어 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 시스템의 서지 제어 방법.
  11. 삭제
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