KR102214575B1

KR102214575B1 - 48v 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치

Info

Publication number: KR102214575B1
Application number: KR1020190164082A
Authority: KR
Inventors: 양웅
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-02-10

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 (a) MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 모터를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량의 ECU(Engine Control Unit)가 비선형(Ballistic) 제어 구간에서 인젝터에 대하여 학습이 요구되는 제1 분사 시간을 산정하고, 학습을 개시하는 단계, (b) 상기 ECU가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 산정하는 단계, (c) 상기 ECU가 상기 산정한 제2 분사 시간과 제1 분사 시간의 차이인 제3 분사 시간을 산정하는 단계, (d) 상기 ECU가 상기 산정한 제3 분사 시간이 인젝터가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단하는 단계, (e) 상기 (d) 단계의 판단 결과, 상기 산정한 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, 상기 ECU가 상기 제4 분사 시간과 제3 분사 시간이 차이인 제5 분사 시간을 산정하는 단계 및 (f) 상기 ECU가 상기 제5 분사 시간을 토크로 환산하고, 상기 토크를 상기 MHSG모터에게 제공하여 배터리 충전을 개시하는 단계를 포함한다.

Description

48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치{INJECTOR CONTROL METHOD FOR 48V MILD HYBRID VEHICLE AND CONTROL APPARATUS THEREOF}

본 발명은 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 인젝터의 학습 시간 지연을 방지하고 배기 가스 배출을 저감시킴과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.

환경 보호에 대한 중요성이 날로 증가하면서 차량이 배출하는 배기 가스에 대한 규제 역시 엄격해지고 있는 현실인바, 유수의 차량 제조사들은 배기 가스 배출량을 줄임과 동시에 연비를 향상시킬 수 있는 새로운 차량인 하이브리드 차량(Hybrid Vehicle)을 앞 다투어 출시하고 있다.

이러한 하이브리드 차량은 내연 기관인 엔진과 고용량 배터리를 충/방전하는 모터를 차량의 동력원으로 사용하는 차량인바, 주된 동력원으로 엔진을, 보조 동력원으로 48V 배터리를 충/방전하는 발전전동기(Generator-Motor 또는 Starter-Generator)를 사용하는 차량을 48V 마일드 하이브리드 차량이라고 한다.

한편, 48V 마일드 하이브리드 차량은 주된 동력원으로 내연 기관인 엔진을 사용하기 때문에 연료를 분사하는 인젝터(Injector)에 대한 제어가 필수적이며, 무엇보다 비선형(Ballistic) 제어 구간에서의 정확한 제어가 요구되는바, 특히 비선형 제어 구간에서는 인젝터마다 리프트의 거동에 따른 분사 유량의 차이가 크고, 또한 차량에 장착된 상태에서의 경년 변화에 따른 거동 특성도 인젝터마다 상이하게 되기 때문이다.

종래 기술은 이를 해결하기 위해 비선형 제어 구간에서의 인젝터 학습을 이용하고 있으나, 인젝터 학습 시 인젝터 하드웨어의 최소 분사 시간의 한계 때문에 학습이 중단 및 지연되는 경우가 빈번하며, 이로 인해 인젝터에 대한 정확한 제어가 불가능해지기에 배기 가스 배출량을 심화시키고 동시에 연비 저하라는 치명적인 결과를 초래한다는 문제점이 있다.

한편, 인젝터 하드웨어의 최소 분사 시간의 한계는 학습이 요구되지 않는 선형(Linear) 제어 구간에서도 문제가 되는바, 이로 인해 다단 분사를 진행하지 못하고 많은 양의 연료로 단분사를 진행하게 되기 때문에 실린더 면에 연료가 묻어 의도하지 않은 그을음(Soot)의 발생과 그에 따른 연비 저하라는 결과를 초래하게 된다.

따라서 48V 마일드 하이브리드 차량의 인젝터를 제어함에 있어서 학습 시간 지연을 방지하고 배기 가스 배출량을 저감시킴과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있는 새로운 기술이 요구되는바, 본 발명은 이에 관한 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2019-0045707호(2019.05.03)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 인젝터의 비선형 제어 구간에서 학습 지연을 방지하고 배기 가스 배출량을 저감시킴과 동시에 연비 개선에 이바지할 수 있는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 인젝터의 선형 제어 구간에서 단분사를 진행한다 할지라도 그을음의 발생을 방지함과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 (a) MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 모터를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량의 ECU(Engine Control Unit)가 비선형(Ballistic) 제어 구간에서 인젝터에 대하여 학습이 요구되는 제1 분사 시간을 산정하고, 학습을 개시하는 단계, (b) 상기 ECU가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 산정하는 단계, (c) 상기 ECU가 상기 산정한 제2 분사 시간과 제1 분사 시간의 차이인 제3 분사 시간을 산정하는 단계, (d) 상기 ECU가 상기 산정한 제3 분사 시간이 인젝터가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단하는 단계, (e) 상기 (d) 단계의 판단 결과, 상기 산정한 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, 상기 ECU가 상기 제4 분사 시간과 제3 분사 시간의 차이인 제5 분사 시간을 산정하는 단계 및 (f) 상기 ECU가 상기 제5 분사 시간을 토크로 환산하고, 상기 토크를 상기 MHSG모터에게 제공하여 배터리 충전을 개시하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 (a) 단계는, (a`) 상기 학습을 개시하기 이전에 상기 인젝터를 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 (d) 단계 이후에, (d`) 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 확인하여 충전 가능 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 (d`) 단계는, 상기 MHSG 모터의 고장 여부를 더 확인하여 상기 배터리의 충전 가능 여부를 판단할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 (f) 단계 이후에, (g) 상기 MHSG 모터가 상기 배터리를 충전하는 토크를 모니터링하여 상기 제공받은 제5 분사 시간을 환산한 토크와 일치하는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 (g) 단계의 판단 결과 상기 배터리를 충전하는 토크와 제5 분사 시간을 환산한 토크가 일치하지 않는다면, (h) 점화 각도(IGN Angle)를 조정하거나 상기 토크의 제공을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 (A) MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 모터를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량의 ECU(Engine Control Unit)가 선형(Linear) 제어 구간에서 인젝터의 다단 분사 모드 여부를 판단하는 단계, (B) 상기 (A) 단계의 판단 결과, 상기 인젝터가 다단 분사 모드인 경우, 상기 다단 분사가 포함하는 최초의 분사인 제6 분사 시간 이후에 수행되는 제7 분사 시간이 상기 인젝터가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단하는 단계, (C) 상기 (B) 단계의 판단 결과, 상기 제7 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, 상기 ECU가 상기 인젝터를 단일 분사 모드로 변경하는 단계, (D) 상기 ECU가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간과 상기 제6 분사 시간과의 차이인 제9 분사 시간을 산정하는 단계 및 (E) 상기 ECU가 상기 제9 분사 시간을 토크로 환산하고, 상기 토크를 상기 MHSG 모터로부터 제공 받는 단계를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 (E) 단계 이후에, (F) 상기 MHSG 모터가 제공하는 토크를 모니터링하여 상기 제9 분사 시간을 환산한 토크와 일치하는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 (F) 단계의 판단 결과 상기 MHSG 모터로부터 제공받는 토크와 제9 분사 시간을 환산한 토크가 일치하지 않는다면,

(G) 점화 각도(IGN Angle)를 조정하거나 상기 토크의 제공을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면 인젝터의 비선형 제어 구간에서 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 초과하여 연료를 추가적으로 분사할 수밖에 없는 제5 분사 시간을 토크로 환산하여 MHSG 모터에게 제공함으로써 학습 지연을 방지하고 배기 가스 배출량을 저감시킴과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있으며, MHSG 모터에게 제공한 토크는 배터리를 충전하는데 사용되기 때문에 추가적인 동력원을 확보할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 인젝터의 선형 제어 구간에서 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간에 미달하여 연료를 추가적으로 분사해야 하는 제9 분사 시간을 환산한 토크를 MHSG 모터로부터 제공 받음으로써 단분사를 진행한다 할지라도 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간을 정확하게 맞출 수 있기에 그을음의 발생을 방지함과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈의 전체 구성을 도시한 도면이다
도 2는 인젝터의 분사 시간과 연료 분사량과의 상관 관계를 4개의 인젝터에 대하여 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법의 대표적인 단계를 도시한 순서도이다.
도 4는 제1 분사 시간 내지 제3 분사 시간의 관계를 모식도로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 분사 시간 내지 제3 분사 시간의 관계에서 더 나아가, 제4 분사 시간과 제3 분사 시간의 차이인 제5 분사 시간과의 관계를 추가적으로 모식도로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법의 대표적인 단계를 도시한 순서도이다.
도 7은 다단 분사 모드에 따른 제6 분사 시간 및 제7 분사 시간과 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8분사 시간 그리고 인젝터가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간의 관계를 모식도로 도시한 도면이다.
도 8은 단일 분사 모드로 변경한 인젝터의 분사 시간인 제6 분사 시간과 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간 그리고 제8 분사 시간과 제6 분사 시간의 차이인 제9 분사 시간의 관계를 모식도로 도시한 도면이다.
도 9는 S910 단계 및 S920 단계와 더불어 본 발명의 제2-1 실시 예 및 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법을 함께 도시한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 결정될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 결정이 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또한, 일반적으로 사용되는 사전에 결정되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 결정되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈(100)의 전체 구성을 도시한 도면이다.

그러나 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나 삭제될 수 있고, 어느 한 구성이 수행하는 역할을 다른 구성이 함께 수행할 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈(100)은 프로세서(10), 네트워크 인터페이스(20), 메모리(30), 스토리지(40) 및 이들을 연결하는 데이터 버스(50)를 포함할 수 있다.

프로세서(10)는 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(10)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processer Unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있는 형태의 프로세서 중 어느 하나일 수 있다. 아울러, 프로세서(10)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법을 수행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다.

네트워크 인터페이스(20)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈(100)의 차량용 유무선 인터넷 통신을 지원하며, 그 밖의 공지의 통신 방식을 지원할 수도 있다. 따라서 네트워크 인터페이스(20)는 그에 따른 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

메모리(30)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장하며, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법을 수행하기 위해 스토리지(40)로부터 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(41)을 로드할 수 있다. 도 1에서는 메모리(30)의 하나로 RAM을 도시하였으나 이와 더불어 다양한 저장 매체를 메모리(30)로 이용할 수 있음은 물론이다.

스토리지(40)는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(41) 및 대용량 네트워크 데이터(42)를 비임시적으로 저장할 수 있다. 이러한 스토리지(40)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있는 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체 중 어느 하나일 수 있다.

컴퓨터 프로그램(41)은 메모리(30)에 로드되어, 하나 이상의 프로세서(10)가 (a) MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 모터(M)를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량의 ECU(Engine Control Unit)가 비선형(Ballistic) 제어 구간에서 인젝터에 대하여 학습이 요구되는 제1 분사 시간을 산정하고, 학습을 개시하는 오퍼레이션, (b) 상기 ECU가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터(미도시)의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 산정하는 오퍼레이션, (c) 상기 ECU가 상기 산정한 제2 분사 시간과 제1 분사 시간의 차이인 제3 분사 시간을 산정하는 단계, (d) 상기 ECU가 상기 산정한 제3 분사 시간이 인젝터(미도시)가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단하는 오퍼레이션, (e) 상기 (d) 오퍼레이션의 판단 결과, 상기 산정한 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, 상기 ECU가 상기 제4 분사 시간과 제3 분사 시간이 차이인 제5 분사 시간을 산정하는 오퍼레이션 및 (f) 상기 ECU가 상기 제5 분사 시간을 토크로 환산하고, 상기 토크를 상기 MHSG모터(M)에게 제공하여 배터리(미도시) 충전을 개시하는 오퍼레이션을 실행하거나, (A) MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 모터(M)를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량의 ECU(Engine Control Unit)가 선형(Linear) 제어 구간에서 인젝터(미도시)의 다단 분사 모드 여부를 판단하는 오퍼레이션, (B) 상기 (A) 오퍼레이션의 판단 결과, 상기 인젝터(미도시)가 다단 분사 모드인 경우, 상기 다단 분사가 포함하는 최초의 분사인 제6 분사 시간 이후에 수행되는 제7 분사 시간이 상기 인젝터가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단하는 오퍼레이션, (C) 상기 (B) 오퍼레이션의 판단 결과, 상기 제7 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, 상기 ECU가 상기 인젝터(미도시)를 단일 분사 모드로 변경하는 오퍼레이션, (D) 상기 ECU가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터(미도시)의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간과 상기 제6 분사 시간과의 차이인 제9 분사 시간을 산정하는 오퍼레이션 및 (E) 상기 ECU가 상기 제9 분사 시간을 토크로 환산하고, 상기 토크를 상기 MHSG 모터(M)로부터 제공 받는 오퍼레이션을 실행할 수 있다.

지금까지 간단하게 언급한 컴퓨터 프로그램(41)이 수행하는 오퍼레이션은 컴퓨터 프로그램(41)의 일 기능으로 볼 수 있으며, 보다 자세한 설명은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법에 대한 설명에서 후술하도록 한다.

지금까지 간단하게 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈(100)은 인젝터 제어 시스템(미도시)이 포함하는 독립된 구성으로 구현할 수 있으며, 이와 더불어 ECU(미도시)의 일 기능으로도 구현할 수 있고, 이 경우 앞서 설명한 컴퓨터 프로그램(41)이 수행하는 오퍼레이션은 ECU(미도시)에 설치된 컴퓨터 프로그램이 수행하는 오퍼레이션으로 볼 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2는 인젝터(미도시)의 분사 시간(Energization Duration)과 연료 분사량(injected Mass)과의 상관 관계를 4개의 인젝터(미도시)에 대하여 예시적으로 도시한 그래프이다.

도 2를 참조하면 분사 시간 0.5ms를 기준으로 좌측 그래프와 우측 그래프가 나뉘는 것을 확인할 수 있으며, 이는 4개의 인젝터(미도시) 모두에 대하여 마찬가지인바, 좌측 그래프는 일정하지 않은 추세로 증가하는 비선형 제어 구간(B)으로, 우측 그래프는 일정한 추세로 증가하는 선형 제어 구간(L)으로 볼 수 있고, 비선형 제어 구간(B)은 일정하지 않은 추세로 증가하기 때문에 타겟에 맞는 인젝터(미도시) 제어가 어려운바, 인젝터(미도시) 학습을 이용하여 정밀 제어를 수행한다.

이 경우 비선형 제어 구간(B)에서는 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법이, 선형 제어 구간(L)에서는 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법이 수행될 수 있다.

이하, 비선형 제어 구간(B)에 적용되는 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법부터 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법의 대표적인 단계를 도시한 순서도이다.

이는 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 바람직한 순서도에 해당하나, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다.

한편, 각 단계는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈(100)이 포함하는 구성 또는 설치된 컴퓨터 프로그램에 의해 수행되나, 설명의 편의를 위해 이에 해당하는 ECU(미도시)가 수행하는 것을 기준으로 설명을 이어가며, ECU(미도시)에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈(100)과 동일한 도면 부호를 부여하도록 한다.

우선, ECU(100)가 비선형 제어 구간(B)에서 인젝터(미도시)에 대하여 학습이 요구되는 제1 분사 시간을 산정하고 학습을 개시한다(S310).

여기서 제1 분사 시간은 학습하고자 하는 포인트의 분사 시간으로 볼 수 있는바, 앞서 도 2에서 비선형 제어 구간(b) 내의 특정 연료 분사량에 대응되는 분사 시간 중 어느 하나로 볼 수 있다.

또한, S310 단계는 학습을 개시하는 단계이기 때문에 학습을 개시하기 이전에 학습 대상인 인젝터(미도시)를 초기화하는 단계(S310`)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 기존 데이터가 초기화된 상태에서 새로운 데이터를 학습하기 때문에 학습 시간이 단축될 수 있다는 장점이 있다.

학습을 개시했다면, ECU(100)가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 산정한다(S320).

여기서 제2 분사 시간은 운전자가 액셀레이터를 소정 강도로 밞음으로써 그에 대응되는 출력인 요구 토크를 발생시킬 수 있는 인젝터(미도시)의 분사 시간인바, 운전자가 액셀레이터를 밟는 강도에 따라 상이해질 수 있다.

제2 분사 시간을 산정했다면, ECU(100)가 산정한 제2 분사 시간과 제1 분사 시간의 차이인 제3 분사 시간을 산정한다(S330).

도 4는 제1 분사 시간 내지 제3 분사 시간의 관계를 모식도로 도시한 도면인바, 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간이 학습하고자 하는 포인트의 분사 시간인 제1 분사 시간보다 길고, 제2 분사 시간과 제1 분사 시간의 차이가 제3 분사 시간임을 확인할 수 있다.

이 경우, 제1 분사 시간 동안만 연료를 분사한다면 운전자의 요구 토크를 만족시킬 수 없기에 제3 분사 시간만큼 추가적인 연료 분사가 이루어져야 하며, 제1 분사 시간과 달리 제3 분사 시간은 학습에 의해 산정될 수 없기에 기술적 해결 수단이 강구되어야 한다.

제3 분사 시간을 산정했다면, ECU(100)가 산정한 제3 분사 시간이 인젝터(미도시)가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단한다(S340).

여기서 제4 분사 시간은 인젝터(미도시) 하드웨어의 최소 분사 시간으로서 모든 인젝터는 어느 정도 이상의 시간 동안 연료를 분사해야 하는 하한치가 존재하는바, 해당 하한치가 제4 분사 시간에 해당한다.

이 경우, 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이 아니라면 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 보다 긴 시간일 것이기 때문에 인젝터(미도시) 하드웨어의 최소 분사 시간과 관계 없이 제3 분사 시간 동안 인젝터(미도시)가 연료를 분사함에 아무런 문제가 없으며, 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 종료된다.

그러나 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면 인젝터(미도시) 하드웨어의 최소 분사 시간의 한계에 따라 제4 분사 시간 동안 인젝터(미도시)가 연료를 분사할 수밖에 없는바, 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 초과하여 연료를 분사하게 되기에 운전자는 불쾌한 발진감을 느낄 수밖에 없으며, 배기 가스 배출량의 증가와 연비 저하로 이어지게 된다.

따라서 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면 ECU(100)가 제4 분사 시간과 제3 분사 시간의 차이인 제5 분사 시간을 산정한다(S350).

도 5는 도 4에 도시된 제1 분사 시간 내지 제3 분사 시간의 관계에서 더 나아가, 제4 분사 시간과 제3 분사 시간의 차이인 제5 분사 시간과의 관계를 추가적으로 모식도로 도시한 도면인바, 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 초과하는 제5 분사 시간을 명확하게 확인할 수 있다.

제5 분사 시간을 산정했다면, ECU(100)가 제5 분사 시간을 토크로 환산하고, 환산한 토크를 MHSG 모터(M)에게 제공하여 배터리(미도시) 충전을 개시한다(S360).

앞서 설명한 바와 같이 제5 분사 시간은 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 초과하여 연료를 추가적으로 분사할 수밖에 없는 시간인바, 이를 토크로 환산하여 MHSG 모터(M)에게 제공함으로써 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 정확하게 맞출 수 있기에 비선형 제어 구간(B)에서 학습 지연을 방지하고 배기 가스 배출량을 저감시킴과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있으며, MHSG 모터(M)에게 제공한 토크는 배터리(미도시)를 충전하는데 사용되기 때문에 추가적인 동력원을 확보할 수 있는 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도면에 별도로 도시하지는 않았으나 MHSG 모터(M)에게 제공한 토크는 배터리(미도시)를 충전하는데 사용되므로 배터리(미도시)의 현재 상태를 확인할 필요가 있는바, 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 S340 단계 이후에 배터리(미도시)의 SOC(State Of Charge)를 확인하여 충전 가능 여부를 판단하는 단계(S340`)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 S340` 단계는 MHSG 모터(M)의 고장 여부를 더 확인하여 배터리(미도시)의 충전 가능 여부를 판단할 수도 있다.

또한, S360 단계 이후에 MHSG 모터(M)가 배터리(미도시)를 충전하는 토크를 모니터링하여 제공받은 제5 분사 시간을 환산한 토크와 일치하는지 판단하는 단계(S370)를 더 포함할 수 있고, 판단 결과 배터리를 충전하는 토크와 제5 분사 시간을 환산한 토크가 일치하지 않는다면, 운전자의 요구 토크 대비 실제 발생 토크가 커질 수 있기 때문에 점화 각도(IGN Angle)를 조정하거나 토크의 제공을 중단하는 단계(S380)를 더 포함할 수 있다.

지금까지 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면 인젝터(미도시)의 비선형 제어 구간(B)에서 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 초과하여 연료를 추가적으로 분사할 수밖에 없는 제5 분사 시간을 토크로 환산하여 MHSG 모터(M)에게 제공함으로써 학습 지연을 방지하고 배기 가스 배출량을 저감시킴과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있으며, MHSG 모터(M)에게 제공한 토크는 배터리(미도시)를 충전하는데 사용되기 때문에 추가적인 동력원을 확보할 수 있다.

이번에는 선형 제어 구간(L)에 적용되는 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법의 대표적인 단계를 도시한 순서도이다.

우선, ECU(100)가 선형 제어 구간(L)에서 인젝터(미도시)의 다단 분사 모드 여부를 판단한다(S610).

인젝터(미도시)의 다단 분사 모드란, 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간을 맞추기 위하여 하나의 인젝터(미도시)를 기준으로 복수 회 분사하는 모드를 의미하는바, 판단 결과 인젝터(미도시)가 다단 분사 모드라면, 다단 분사가 포함하는 최초의 분사인 제6 분사 시간 이후에 수행되는 제7 분사 시간이 인젝터(미도시)가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단한다(S620).

도 7에는 다단 분사 모드에 따른 제6 분사 시간 및 제7 분사 시간과 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8분사 시간 그리고 인젝터(미도시)가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간의 관계를 모식도로 도시한 도면인바, 제7 분사 시간이 제4 분사 시간 미만임을 확인할 수 있으며, 이 경우 제6 분사 시간 및 제7 분사 시간을 포함하는 다단 분사 시간이 제8 분사 시간을 초과하기에 운전자는 불쾌한 발진감을 느낄 수밖에 없으며, 배기 가스 배출량의 증가와 연비 저하로 이어지게 된다.

따라서 제7 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, ECU(100)는 인젝터(미도시)를 단일 분사 모드로 변경하고(S630), 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간과 제6 분사 시간과의 차이인 제9 분사 시간을 산정한다(S640).

도 8에는 단일 분사 모드로 변경한 인젝터의 분사 시간인 제6 분사 시간과 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간 그리고 제8 분사 시간과 제6 분사 시간의 차이인 제9 분사 시간의 관계를 모식도로 도시한 도면인바, 제6 분사 시간과 더불어 제9 분사 시간이 확보되어야 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간을 맞출 수 있음을 확인할 수 있다.

이 경우 ECU(100)가 제9 분사 시간을 토크로 환산하고, 환산한 토크를 MHSG 모터(M)로부터 제공 받는다(S650).

이는 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간을 맞추기 위하여 필요한 제9 분사 시간을 배터리(미도시)를 방전시켜 MHSG 모터(M)로부터 제공 받는 것인바, 단분사를 진행한다 할지라도 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간을 맞출 수 있기에 그을음의 발생을 방지함과 동시에 연비 개선에 이바지할 수 있다.

한편, 도면에 별도로 도시하지는 않았으나 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 역시 S650 단계 이후에 MHSG 모터(M)가 배터리(미도시)를 충전하는 토크를 모니터링하여 제9 분사 시간을 환산한 토크와 일치하는지 판단하는 단계(S660)를 더 포함할 수 있고, 판단 결과 MHSG 모터(M)로부터 제공받는 토크와 제9 분사 시간을 환산한 토크가 일치하지 않는다면, 운전자의 요구 토크 대비 실제 발생 토크가 커지거나 작아질 수 있기 때문에 점화 각도(IGN Angle)를 조정하거나 토크의 제공을 중단하는 단계(S670)를 더 포함할 수 있다.

지금까지 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면 인젝터(미도시)의 선형 제어 구간(L)에서 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간에 미달하여 연료를 추가적으로 분사해야 하는 제9 분사 시간을 환산한 토크를 MHSG 모터(M)로부터 제공 받음으로써 단분사를 진행한다 할지라도 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간을 정확하게 맞출 수 있기에 그을음의 발생을 방지함과 동시에 연비 상승에 이바지할 수 있다.

정리하면, 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간 보다 인젝터(미도시)의 실제 분사 시간이 길게 산정된 경우에 적용되는 것이며, 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간 보다 인젝터(미도시)의 실제 분사 시간이 짧게 산정된 경우에 적용되는 것인바, 두 실시 예는 상호 보완적인 관계에 있다고 볼 수 있다.

설명의 편의를 위해 본 명세서에서는 본 발명의 제2-1 실시 예 및 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법을 나누어 설명하였으나, 도 9에 예시적으로 도시된 바와 같이 ECU(100)가 인젝터(미도시)의 학습이 필요한지 판단하는 단계(S910)를 가장 앞단에 더 포함함으로써 본 발명의 제2-1 실시 예 및 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법 중 어느 방법이 수행될지 선택할 수도 있다.

이 경우, S910 단계는 학습 타겟 압력이 현재 압력과 설정된 차이 이내에서 동작하는지를 확인하여 설정된 차이 이내라면 본 발명의 제2-1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법을, 설정된 차이를 벗어난다면 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법을 수행할 수 있으며, 더 나아가 인젝터의 고장 유무, 엔진 시동 여부 및 RPM 조건 등을 추가적으로 확인할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법을 수행함에 앞서, 기존 학습량으로 인젝터(미도시)를 제어하는 단계(S920)를 더 포함할 수 있다.

중복 서술을 위해 자세히 기술하지는 않았지만, 본 발명의 제2-1 실시 예 및 제2-2 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈(100)에 모든 기술적 특징과 그에 따른 효과를 공유할 수 있음은 물론이라 할 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 모듈, ECU
10: 프로세서
20: 인터페이스
30: 메모리
40: 스토리지
41: 컴퓨터 프로그램
50: BUS
B: 비선형 제어 구간
L: 선형 제어 구간

Claims

(a) MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 모터를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량의 ECU(Engine Control Unit)가 비선형(Ballistic) 제어 구간에서 인젝터에 대하여 학습이 요구되는 제1 분사 시간을 산정하고, 학습을 개시하는 단계;
(b) 상기 ECU가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제2 분사 시간을 산정하는 단계;
(c) 상기 ECU가 상기 산정한 제2 분사 시간과 제1 분사 시간의 차이인 제3 분사 시간을 산정하는 단계;
(d) 상기 ECU가 상기 산정한 제3 분사 시간이 인젝터가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단하는 단계;
(e) 상기 (d) 단계의 판단 결과, 상기 산정한 제3 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, 상기 ECU가 상기 제4 분사 시간과 제3 분사 시간이 차이인 제5 분사 시간을 산정하는 단계; 및
(f) 상기 ECU가 상기 제5 분사 시간을 토크로 환산하고, 상기 토크를 상기 MHSG모터에게 제공하여 배터리 충전을 개시하는 단계;
를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a`) 상기 학습을 개시하기 이전에 상기 인젝터를 초기화하는 단계;
를 더 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후에,
(d`) 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 확인하여 충전 가능 여부를 판단하는 단계;
를 더 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 (d`) 단계는,
상기 MHSG 모터의 고장 여부를 더 확인하여 상기 배터리의 충전 가능 여부를 판단하는,
48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 (f) 단계 이후에,
(g) 상기 MHSG 모터가 상기 배터리를 충전하는 토크를 모니터링하여 상기 제공받은 제5 분사 시간을 환산한 토크와 일치하는지 판단하는 단계;
를 더 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 (g) 단계의 판단 결과 상기 배터리를 충전하는 토크와 제5 분사 시간을 환산한 토크가 일치하지 않는다면,
(h) 점화 각도(IGN Angle)를 조정하거나 상기 토크의 제공을 중단하는 단계; 를 더 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
(A) MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 모터를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량의 ECU(Engine Control Unit)가 선형(Linear) 제어 구간에서 인젝터의 다단 분사 모드 여부를 판단하는 단계;
(B) 상기 (A) 단계의 판단 결과, 상기 인젝터가 다단 분사 모드인 경우, 상기 다단 분사가 포함하는 최초의 분사인 제6 분사 시간 이후에 수행되는 제7 분사 시간이 상기 인젝터가 분사 가능한 최소 분사 시간인 제4 분사 시간 미만인지 판단하는 단계;
(C) 상기 (B) 단계의 판단 결과, 상기 제7 분사 시간이 제4 분사 시간 미만이라면, 상기 ECU가 상기 인젝터를 단일 분사 모드로 변경하는 단계;
(D) 상기 ECU가 운전자의 요구 토크에 따른 인젝터의 필요 분사 시간인 제8 분사 시간과 상기 제6 분사 시간과의 차이인 제9 분사 시간을 산정하는 단계; 및
(E) 상기 ECU가 상기 제9 분사 시간을 토크로 환산하고, 상기 토크를 상기 MHSG 모터로부터 제공 받는 단계;
를 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 (E) 단계 이후에,
(F) 상기 MHSG 모터가 제공하는 토크를 모니터링하여 상기 제9 분사 시간을 환산한 토크와 일치하는지 판단하는 단계;
를 더 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 (F) 단계의 판단 결과 상기 MHSG 모터로부터 제공받는 토크와 제9 분사 시간을 환산한 토크가 일치하지 않는다면,
(G) 점화 각도(IGN Angle)를 조정하거나 상기 토크의 제공을 중단하는 단계;
를 더 포함하는 48V 마일드 하이브리드 차량에서의 인젝터 제어 방법.