KR102324775B1 - 풀리 슬립 제어시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)의 풀리 슬립 초기 단계에서 고장을 감지하여 차량 구동불능 상태로 진행되는 것을 방지하고, 운전자에게 미리 인지시킬 수 있는 풀리 슬립 제어시스템 및 방법이 소개된다.

Description

풀리 슬립 제어시스템 및 방법{CONTROLLING SYSTEM AND METHOD FOR PULLEY SLIP}
본 발명은 풀리 슬립 제어시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)의 풀리 슬립 초기 단계에서 고장을 감지하여 차량 구동불능 상태로 진행되는 것을 방지하고, 운전자에게 미리 인지시킬 수 있는 풀리 슬립 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.
TMED(Transmission Mounted Electric Device)방식의 HEV 차량에서 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)는 충전 및 발전을 담당하는 모터이다. HSG의 풀리와 엔진의 풀리는 벨트로 연결되어 HSG로부터 엔진에 동력을 전달하게 된다.
엔진의 진동 및 허브로드가 강하게 걸리면서 벨트 부하 및 진동과대가 쌓이면 HSG축의 면압력이 약해지고, 결국에는 풀리 슬립 현상이 발생한다. 이러한, 풀리 슬립 현상에 의해 HSG 시스템의 작동이 불가능해져서 차량의 시동 또한 불가능해진다.
따라서, 풀리 슬립으로 인해 HSG 시스템의 작동 및 시동이 불가능한 상황이 발생하기전, 풀리 슬립을 초기에 감지하여 소비자에게 인지시킬 수 있는 솔루션이 필요하였던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0045790 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)의 풀리 슬립 초기 단계에서 고장을 감지하여 차량 구동불능 상태로 진행되는 것을 방지하고, 운전자에게 미리 인지시킬 수 있는 풀리 슬립 제어시스템 및 방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풀리 슬립 제어시스템은, 모터의 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리; 상기 모터의 본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 회전축에 결합된 베어링; 상기 풀리와 상기 베어링 사이에 배치된 면압 측정부재; 및 상기 면압 측정부재를 통해 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하고, 풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.
상기 면압 측정부재는, 압력 센서; 상기 압력 센서가 부착된 플레이트;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 압력 센서는, 상기 플레이트의 상기 베어링과 대면하는 면 또는 상기 플레이트의 상기 풀리와 대면하는 면 중 어느 하나의 일면에 부착된 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 풀리 슬립 제어시스템은, 모터의 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리; 상기 모터의 본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 회전축에 결합된 베어링; 상기 풀리와 상기 베어링이 서로 대면하는 면 중에서 어느 하나의 일면에 부착된 압력 센서; 및 상기 압력 센서를 통해 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하고, 풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 풀리 슬립 제어방법은, 모터의 풀리와 베어링 사이의 면압을 측정하는 단계; 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하는 단계; 및 풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 단계;를 포함한다.
상기 풀리 슬립 여부를 판단하는 단계에서는, 측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모터는, 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리; 본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 상기 회전축에 결합된 베어링; 및 상기 풀리와 상기 베어링 사이에 배치된 면압 측정부재;를 포함한다.
상기 면압 측정부재는, 압력 센서; 상기 압력 센서가 부착된 플레이트;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 압력 센서는, 상기 플레이트의 상기 베어링과 대면하는 면 또는 상기 플레이트의 상기 풀리와 대면하는 면 중 어느 하나의 일면에 부착된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모터는, 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리; 본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 회전축에 결합된 베어링; 및 상기 풀리와 상기 베어링이 서로 대면하는 면 중에서 어느 하나의 일면에 부착된 압력 센서;를 포함한다.
본 발명의 풀리 슬립 제어시스템 및 방법에 따르면, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)의 풀리 슬립 초기 단계에서 고장을 감지하여 차량 구동불능 상태로 진행되는 것을 방지하고, 운전자에게 미리 인지시킬 수 있다.
또한, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator) 풀리 슬립 초기 단계에서 고장을 감지함으로써, 소비자의 클레임을 억제할 수 있다.
또한, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator) 풀리 슬립 면압력 문제를 고장 코드화(DTC 코드화) 하여 시동 발전기 내 어느 부분의 면압력 감소가 초기에 발생하였는지 등 문제 현상에 대한 원인 분석을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 슬립 제어시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 슬립 제어시스템의 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)의 구조.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 슬립 제어방법의 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구성도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 풀리 슬립 제어시스템 및 방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 슬립 제어시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 슬립 제어시스템의 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)의 구조이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 슬립 제어방법의 순서도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구성도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리 슬립 제어시스템은, 엔진시동 및 주행 중 고전압 배터리 충전을 수행하는 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)(이하, 모터)(100), 모터(100)의 풀리 슬립을 감지 및 고장신호를 출력하는 제어부(500)로 구성된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 풀리 슬립 제어시스템의 모터(100)는, 모터(100)의 회전축(130)에 결합되어 일체로 회전하는 풀리(200); 상기 모터(100)의 본체(110)와 상기 풀리(200) 사이에 배치되도록 회전축(130)에 결합된 베어링(300); 상기 풀리(200)와 상기 베어링(300) 사이에 배치된 면압 측정부재(400);를 포함할 수 있다.
여기서, 풀리(200)는 모터(100)의 회전축(130)과 회전중심이 일치되게 결합되고, 모터(100)의 동력을 벨트를 통해 엔진에 전달하게 된다.
베어링(300)은 본 발명의 일 실시예로서, 내륜과 외륜을 가지는 볼베어링일 수 있고, 베어링(300)의 내륜에 모터(100)의 회전축(130)이 관통하여 모터(100)의 본체(110)와 풀리(200) 사이에 배치될 수 있으며, 회전 마찰력을 감소시키는 역할을 수행한다. 배치와 관련하여 구체적으로, 베어링(300)은 회전축(130)에 형성된 스토퍼(600)와 풀리(200) 사이에 배치될 수 있다.
회전축(130)은 모터(100)의 동력을 풀리(200)에 전달시키는 샤프트로써, 풀리(200) 및 베어링(300), 너트(700)와 결합되고, 너트(700)는 풀리(200)가 회전축(130)에 결합되어 동력을 벨트를 통해 엔진에 전달하도록 고정력을 발생시키는 기계요소로써, 너트(700)에 의해 풀리(200)는 베어링(300)과 면대면 면압 고정력이 형성된다.
면압 측정부재(400)는 풀리(200)와 베어링(300) 사이의 면압력을 측정하여 제어부(500)에 송부하는 장치로써, 풀리(200)와 베어링(300)이 대면하는 면 사이에 배치될 수 있다.
면압 측정부재(400)는 압력 센서, 압력 센서가 부착된 플레이트로 구성될 수 있다.
여기서, 압력 센서는 면압을 측정하기 위한 센서로써 압저항형 또는 압전형 압력 센서가 사용될 수 있다.
플레이트는 압력 센서가 부착되기 위한 판으로써 회전축(130)을 관통하는 원판 형태일 수 있으며, 풀리(200)와 베어링(300)이 대면하는 면 사이에 배치될 수 있다.
플레이트에 압력 센서가 부착되는 형태는 다양한 실시예가 존재할 수 있으며, 다양한 실시예 중 일 실시예로서 압력 센서는, 플레이트의 베어링(300)과 대면하는 면 또는 플레이트의 풀리(200)와 대면하는 면 중 어느 하나의 일면에 부착될 수 있다. 여기서, 플레이트의 베어링(300)과 대면하는 면은 구체적으로 플레이트의 베어링의 내륜면과 대면하는 면일 수 있다.
다음으로, 제어부(500)는 면압 측정부재(400)를 통해 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하고, 풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하게 된다.
구체적으로, 제어부(500)는 면압 측정부재(400)의 압력 센서를 통해 측정된 풀리(200)와 플레이트 간 면압값 또는 베어링(300)과 플레이트 간 면압값을 송부받아 미리 설정된 값을 비교하게 된다(미리 설정된 값은 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있는 값이다). 비교결과, 측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 큰 경우에는 제어부(500)는 풀리(200) 면압력이 정상이라고 판단하여 모터(100)인 HSG를 정상 작동시키게 된다. 반면, 풀리(200)와 플레이트 간 또는 베어링(300)과 플레이트 간 면압력 저하로 측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단하게 되고, 고장코드인 DTC 코드를 출력하여 클러스터에 에러(ERROR)신호를 송출하게 된다. 이를 통해, 풀리(200) 면압력 저하에 따른 풀리(200) 슬립시 초기에 이를 감지하여 운전자가 사전에 인지할 수 있게 함으로써, 소비자의 클레임을 억제할 수 있고 과도한 풀리 슬립으로 인한 시동 불가 상태를 방지할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 풀리 슬립 제어시스템은, 모터(100)의 회전축(130)에 결합되어 일체로 회전하는 풀리(200); 상기 모터(100)의 본체(110)와 상기 풀리(200) 사이에 배치되도록 회전축(130)에 결합된 베어링(300); 상기 풀리(200)와 상기 베어링(200)이 서로 대면하는 면 중에서 어느 하나의 일면에 부착된 압력 센서; 및 상기 압력 센서를 통해 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리(200) 슬립 여부를 판단하고, 풀리(200) 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 제어부(500);를 포함할 수 있다.
여기서, 풀리 슬립 제어시스템의 압력 센서를 제외한 나머지 구성 및 기능, 작용은 제1 실시예와 동일하다. 다만, 압력 센서는 상술한 제1 실시예처럼 플레이트에 부착되는 것이 아닌 풀리(200)와 베어링(300)이 서로 대면하는 면 중에서 어느 하나의 일면에 부착될 수 있다. 즉, 플레이트 없이 압력 센서가 직접 풀리(200) 또는 베어링(300)의 서로 대면하는 일면에 부착될 수 있다.
도 3은 상술한 풀리 슬립 제어시스템의 제어부의 제어방법에 관한 순서도로써, 본 발명에 따른 풀리 슬립 제어방법은 모터의 풀리와 베어링 사이의 면압을 측정하는 단계(S100); 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하는 단계(S200); 및 풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 단계(S300);를 포함할 수 있다.
풀리 슬립 여부를 판단하는 단계(S200)에서는, 측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단할 수 있다(S230).
여기서, 미리 설정된 값은 상술한 바와 같이 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있는 값이다.
도 3에는 도시하고 있지 않으나 풀리 슬립 여부를 판단하는 다른 실시형태로써, 풀리 슬립시 발생하는 소음을 감지 및 설정 데시벨값과의 비교를 통해 풀리 슬립 여부를 판단하는 형태가 추가될 수 있다. 즉, 풀리의 면압값 측정뿐만 아니라 소음도 측정하여 설정값과 비교함으로써, 풀리 슬립 여부 판단의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 모터는, 풀리 슬립 제어시스템에서 상술한 회전축(130)에 결합되어 일체로 회전하는 풀리(200); 본체(110)와 상기 풀리(200) 사이에 배치되도록 상기 회전축(130)에 결합된 베어링(300); 상기 풀리(200)와 상기 베어링(300) 사이에 배치된 면압 측정부재(400);를 포함하고, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)로써 충전 및 발전을 담당하는 모터이다. HSG의 풀리와 엔진의 풀리는 벨트로 연결되어 HSG로부터 엔진에 동력을 전달하게 된다.
다른 실시예로서, 모터는, 풀리 슬립 제어시스템에서 상술한 회전축(130)에 결합되어 일체로 회전하는 풀리(200); 본체(110)와 상기 풀리(200) 사이에 배치되도록 상기 회전축(130)에 결합된 베어링(300); 상기 풀리(200)와 상기 베어링(200)이 서로 대면하는 면 중에서 어느 하나의 일면에 부착된 압력 센서;를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 풀리 슬립 제어시스템 및 방법은, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator)의 풀리 슬립 초기 단계에서 고장을 감지하여 차량 구동불능 상태로 진행되는 것을 방지하고, 운전자에게 미리 인지시킬 수 있다.
또한, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator) 풀리 슬립 초기 단계에서 고장을 감지함으로써, 소비자들의 클레임을 억제할 수 있다.
또한, 하이브리드 시동 발전기(HSG:Hybrid Starter Generator) 풀리 슬립 면압력 문제를 고장 코드화(DTC 코드화) 하여 시동 발전기 내 어느 부분의 면압력 감소가 초기에 발생하였는지 등 문제 현상에 대한 원인 분석을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100: 모터 110: 모터의 본체
130: 모터의 회전축 200: 풀리
300: 베어링 400: 면압 측정부재
500: 제어부 600: 스토퍼
700: 너트

Claims (12)

  1. 모터의 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리;
    상기 모터의 본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 회전축에 결합된 베어링;
    상기 풀리와 상기 베어링 사이에 배치된 면압 측정부재; 및
    상기 면압 측정부재를 통해 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하고, 풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 풀리 슬립 제어시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 면압 측정부재는,
    압력 센서;
    상기 압력 센서가 부착된 플레이트;로 구성되는 것을 특징으로 하는 풀리 슬립 제어시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    상기 플레이트의 상기 베어링과 대면하는 면 또는 상기 플레이트의 상기 풀리와 대면하는 면 중 어느 하나의 일면에 부착된 것을 특징으로 하는 풀리 슬립 제어시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단하는 것을 특징으로 하는 풀리 슬립 제어시스템.
  5. 모터의 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리;
    상기 모터의 본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 회전축에 결합된 베어링;
    상기 풀리와 상기 베어링이 서로 대면하는 면 중에서 어느 하나의 일면에 부착된 압력 센서; 및
    상기 압력 센서를 통해 측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하고, 풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 풀리 슬립 제어시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단하는 것을 특징으로 하는 풀리 슬립 제어시스템.
  7. 모터의 풀리와 베어링 사이의 면압을 측정하는 단계;
    측정된 면압값과 미리 설정된 값을 비교하여 풀리 슬립 여부를 판단하는 단계; 및
    풀리 슬립으로 판단된 경우 고장신호를 출력하는 단계;를 포함하는 풀리 슬립 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 풀리 슬립 여부를 판단하는 단계에서는,
    측정된 면압값이 미리 설정된 값보다 작은 경우 풀리 슬립으로 판단하는 것을 특징으로 하는 풀리 슬립 제어방법.
  9. 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리;
    본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 상기 회전축에 결합된 베어링; 및
    상기 풀리와 상기 베어링 사이에 배치된 면압 측정부재;를 포함하는 모터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 면압 측정부재는,
    압력 센서;
    상기 압력 센서가 부착된 플레이트;로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 압력 센서는,
    상기 플레이트의 상기 베어링과 대면하는 면 또는 상기 플레이트의 상기 풀리와 대면하는 면 중 어느 하나의 일면에 부착된 것을 특징으로 하는 모터.
  12. 회전축에 결합되어 일체로 회전하는 풀리;
    본체와 상기 풀리 사이에 배치되도록 회전축에 결합된 베어링; 및
    상기 풀리와 상기 베어링이 서로 대면하는 면 중에서 어느 하나의 일면에 부착된 압력 센서;를 포함하는 모터.
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