KR102463198B1 - 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치 및 벨트 제어 방법 - Google Patents

마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치 및 벨트 제어 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 벨트 제어 장치는 엔진 및 엔진에 벨트를 통해 연결되어 엔진의 출력을 보조하는, 배터리에 전기적으로 연결되는 마일드 하이브리드 시동 발전기(MHSG: Mild Hybrid Starter and Generator)를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 벨트의 장력을 제어하기 위한 벨트 제어 장치로서, 벨트의 장력을 증가시키거나 또는 감소시키도록 구동하는 텐셔너, 그리고 엔진이 스톨(stall) 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 크면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치 및 벨트 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING BELT OF MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 개시는 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치 및 벨트 제어 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량(HEV: hybrid electric vehicle)은 서로 상이한 두 종류 이상의 동력원을 사용하는 차량이다. 하이브리드 차량은 연료를 연소시켜 구동력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 구동력을 얻는 모터에 의해 구동된다.
하이브리드 차량은 엔진에 동력보조를 하는 모터의 용량에 따라 하드 하이브리드 차량(Hard type HEV), 소프트 하이브리드 차량(Soft type HEV), 마일드 하이브리드 차량(Mild HEV), 마이크로 하이브리드 차량(Micro HEV) 등으로 구분될 수 있다.
하드 하이브리드 차량이나 소프트 하이브리드 차량은 엔진 크랭크 축과 트랜스미션 사이에 박형 모터가 장착되어 모터 동력을 보조하고, 모터 동력원인 배터리는 엔진에 벨트로 연결된 HSG(Hybrid Starter and Generator)에 의해 충전된다. 이 HSG는 고전압 배터리를 충전하는 역할과 함께 아이들(Idle) 구동용 스타터(starter) 역할인 ISS(Idle Stop & Start)의 기능을 수행하게 된다.
마일드 하이브리드 차량은 하드 하이브리드 차량에 비해 저용량의 배터리와 모터를 사용한다. 마일드 하이브리드 차량은 모터와 ISS 혹은 ISG(Idle Stop & Go)용 모터가 별도로 존재하는 것이 아니라 마일드 하이브리드 시동 발전기(MHSG: Mild Hybrid Starter and Generator)으로 3가지 동작인 발전, ISG, 엔진토크보조를 모두 수행한다. 이 MHSG는 벨트에 의해 엔진 크랭크축에 연결되어 있다.
마일드 하이브리드 차량은 MHSG를 사용하여 주행 상태에 따라 엔진 토크를 보조할 수 있고, 회생제동을 통해 배터리를 충전할 수 있다. 그러므로 차량의 연비를 향상시킬 수 있으며 효율적인 에너지 이용이 가능하다.
마일드 하이브리드 차량에서, 엔진과 MHSG를 연결해 주는 벨트가 엔진과 연결된 부품간 유기적인 동력전달을 목적으로 사용된다. 따라서, 마일드 하이브리드 차량의 엔진과 MHSG를 연결해 주는 벨트의 장력을 최적으로 유지시킬 필요가 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 개시는 전술한 필요성을 충족하기 위해 제안되는 것으로서, 마일드 하이브리드 차량의 엔진과 MHSG를 연결하는 벨트의 장력을 제어할 수 있는 벨트 제어 장치 및 이를 이용한 벨트 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 벨트 제어 장치는 엔진 및 엔진에 벨트를 통해 연결되어 엔진의 출력을 보조하는, 배터리에 전기적으로 연결되는 마일드 하이브리드 시동 발전기(MHSG: Mild Hybrid Starter and Generator)를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 벨트의 장력을 제어하기 위한 벨트 제어 장치로서, 벨트의 장력을 증가시키거나 또는 감소시키도록 구동하는 텐셔너, 그리고 엔진이 스톨(stall) 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 크면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어하는 제어부를 포함한다.
마일드 하이브리드 차량의 외부 공기 온도를 검출하는 외기온 센서를 더 포함하고, 제어부는 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간 이하이고, 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮으면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어할 수 있다.
엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 큰 때의 벨트의 장력이, 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮은 때의 벨트의 장력보다 더 클 수 있다.
가속 페달 위치 센서(APS: Accelerator Position Sensor)를 더 포함하고, 제어부는 마일드 하이브리드 차량이 주행 중이고, 단위시간 당 가속 페달 위치의 변화량이 제1 임계치보다 더 크면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어할 수 있다.
배터리의 SOC를 검출하는 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)을 더 포함하고, 제어부는 변화량이 제1 임계치 이하이면, 배터리의 SOC 정보를 수신할 수 있다.
제어부는 변화량이 제2 임계치보다 더 작으면, SOC 정보를 이용하여 배터리의 회생 충전 여부를 판단하고, 배터리가 회생 충전되면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어할 수 있다.
제어부는 변화량이 제2 임계치 이상이면, SOC 정보를 이용하여 배터리의 회생 충전 여부를 판단하고, 배터리가 회생 충전되면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어할 수 있다.
변화량이 제2 임계치보다 더 작고, 배터리가 회생 충전되는 때의 벨트의 장력이, 변화량이 제2 임계치 이상이고, 배터리가 회생 충전되는 때의 벨트의 장력보다 더 클 수 있다.
텐셔너는, 벨트에 직접 접촉되는 텐셔너 볼, 텐셔너 볼이 삽입된 플런저, 플런저가 제1 방향으로 이동될 수 있도록, 인가되는 전류에 따라 전자기력을 발생시키는 코일, 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 탄성력을 발생시키는 스프링, 그리고 텐셔너 볼, 플런저, 코일, 및 스프링을 수납하는 하우징을 포함할 수 있다.
전류의 전류량은 제어부에 의해 인가되는 PWM 신호에 의해 제어되는, 벨트 제어 장치.
일 실시예에 따른 벨트 제어 방법은 엔진 및 엔진에 벨트를 통해 연결되어 엔진의 출력을 보조하는, 배터리에 전기적으로 연결되는 마일드 하이브리드 시동 발전기(MHSG: Mild Hybrid Starter and Generator)를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 벨트의 장력을 제어하기 위한 벨트 제어 방법으로서, 엔진 스톨 시간 센서가, 엔진이 스톨(stall) 상태에 있는 시간을 검출하는 단계, 제어부가, 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 큰지를 판단하는 단계, 그리고 제어부가, 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 크면, 벨트의 장력이 증가하도록, 벨트에 접촉하는 텐셔너를 제어하는 단계를 포함한다.
엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간 이하이면, 외기온 센서가, 마일드 하이브리드 차량의 외부 공기 온도를 검출하는 단계, 제어부가, 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮은지 판단하는 단계, 그리고 제어부가, 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮으면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 큰 때의 벨트의 장력이, 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮은 때의 벨트의 장력보다 더 클 수 있다.
가속 페달 위치 센서(APS: Accelerator Position Sensor)가 가속 페달의 위치를 검출하는 단계, 제어부가, 마일드 하이브리드 차량이 주행 중이면, 단위시간 당 가속 페달 위치의 변화량이 제1 임계치보다 더 큰지를 판단하는 단계, 그리고 제어부가, 변화량이 제1 임계치보다 더 크면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
변화량이 제1 임계치 이하이면, 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)이 배터리의 SOC를 검출하는 단계, 그리고 제어부가 배터리의 SOC 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제어부가, 변화량이 제2 임계치보다 더 작으면, SOC 정보를 이용하여 배터리의 회생 충전 여부를 판단하는 단계, 그리고 제어부가, 배터리가 회생 충전되면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제어부가, 변화량이 제2 임계치 이상이면, SOC 정보를 이용하여 배터리의 회생 충전 여부를 판단하는 단계, 그리고 제어부가, 배터리가 회생 충전되면, 벨트의 장력이 증가하도록 텐셔너를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
변화량이 제2 임계치보다 더 작고, 배터리가 회생 충전되는 때의 벨트의 장력이, 변화량이 제2 임계치 이상이고, 배터리가 회생 충전되는 때의 벨트의 장력보다 더 클 수 있다.
본 개시에 따른 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치 및 이를 이용한 벨트 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 개시의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 벨트의 슬립을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
본 개시의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 연비를 개선할 수 있다는 장점이 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치를 포함하는 마일드 하이브리드 차량을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 벨트가 엔진과 MHSG를 연결하는 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치의 텐셔너를 나타낸 단면 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 시동 시의 벨트 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 주행 중의 벨트 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(SUV: sports utility vehicles), 버스, 트럭, 및 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 하이브리드 차량(HEV: ybrid electric vehicle), 전기 차량(EV: electric vehicle), 플러그 인 하이브리드 차량(PHEV: plug-in hybrid electric vehicle), 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량을 포함한다.
추가적으로, 몇몇 방법들은 적어도 하나의 제어기에 의하여 실행될 수 있다. 제어기라는 용어는 메모리와, 알고리즘 구조로 해석되는 하나 이상의 단계들을 실행하도록 된 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 언급한다. 상기 메모리는 알고리즘 단계들을 저장하도록 되어 있고, 프로세서는 아래에서 기재하는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위하여 상기 알고리즘 단계들을 특별히 실행하도록 되어 있다.
더 나아가, 본 발명의 제어 로직은 프로세서, 제어기 또는 이와 유사한 것에 의하여 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단 상의 일시적이지 않고 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단의 예들은, 이에 한정되지는 않지만, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래쉬 드라이브, 스마트 카드 및 광학 데이터 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 재생 매체는 네트웍으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 예를 들어 텔레매틱스 서버나 CAN(Controller Area Network)에 의하여 분산 방식으로 저장되고 실행될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참고하여 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치 및 이를 이용한 벨트 제어 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치를 포함하는 마일드 하이브리드 차량을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 이때, 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치는 일 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량은 센서부(10), 엔진(20), 변속기(30), 마일드 하이브리드 시동 발전기(MHSG: Mild Hybrid Starter and Generator)(40), 배터리(50), 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)(52), 및 벨트 제어부(60)를 포함한다.
센서부(10)는 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어를 위한 데이터를 감지하고, 감지된 데이터를 벨트 제어부(60)에 전달한다. 센서부(10)는 엔진 스톨(stall) 시간 센서(11), 외기온 센서(12), 및 가속 페달 위치 센서(13)를 포함한다.
엔진 스톨 시간 센서(11)는 엔진이 스톨 상태에 있는 시간을 검출하고, 해당 신호를 제어부(60)에 전달한다. 엔진의 스톨은 엔진이 고장, 운전 상태 변화 등에 의해 갑자기 정지하는 현상을 의미한다.
외기온 센서(12)는 차량의 외부 공기 온도를 검출하고, 해당 신호를 벨트 제어부(60)에 전달한다.
가속 페달 위치 센서(APS: Accelerator Position Sensor)(13)는 운전자가 밟는 가속 페달의 위치를 검출하고, 해당 신호를 벨트 제어부(60)에 전달한다.
엔진(20)은 동력원으로서 시동 온(on) 상태에서 동력을 출력한다.
변속기(30)는 차속과 운행 조건에 따라 임의의 변속단이 선택되어 구동력을 구동 휠에 출력한다. 변속기(30)는 자동변속기(AMT) 또는 듀얼 클러치 변속기(DCT) 중 어느 하나일 수 있다.
MHSG(40)는 벨트(70)를 통해 엔진(20)과 연결된다. 구체적으로, MHSG(40)의 풀리(42)는 크랭크 샤프트(Crank Shaft)에 장착된 크랭크 풀리(22)와 벨트(70)를 통해 동력 전달 가능하게 연결되는데, MHSG(40)가 모터로 작동하여 그 회전력을 벨트를 통해 크랭크 샤프트에 전달함으로써 엔진을 시동한다.
또한 MHSG(40)는 엔진 구동 중에 발전기로 작동하여 엔진의 회전력, 즉 크랭크 샤프트의 회전력을 벨트를 통해 전달받음으로써 전기에너지를 생성하고, 배터리(50)를 충전하게 된다.
특히, MHSG(40)가 차량 주행시 모터로 작동하여 벨트를 통해 그 회전력을 엔진(20) 측에 전달함으로써 MHSG(40)의 토크가 차량 주행을 위한 구동 토크로 제공되는 토크 부스팅(torque boosting)이 이루어질 수 있고, 차량의 제동시나 타행 주행시에 MHSG(40)가 발전기로 작동하여 엔진(20)으로부터 벨트(70)를 통해 전달되는 회전력으로 전기 에너지를 생성함으로써 배터리(50)를 충전하는 에너지 회생이 이루어질 수 있다.
한편, MHSG(40)를 포함하여 벨트를 통해 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되는 보기류 부품을 엔진에 적용함에 있어서 상기 벨트(70), 즉 보기류 벨트(70)의 장력을 자동으로 조절 및 유지해주는 텐셔너(tensioner)(72)가 장착되어 있다.
하이브리드 차량에서, MHSG(40)가 벨트(70)를 통해 엔진(20)으로부터 동력을 전달받거나, 또는 엔진(20)에 동력을 전달하므로, 보기류 벨트(70)의 긴장 상태와 이완 상태가 엔진(20)의 운전조건 및 MHSG(40)의 작동조건에 따라 계속해서 바뀌게 된다.
배터리(50)는 MHSG(40)와 전기적으로 연결된다. 배터리(50)는 MHSG(40)를 구동시키기 위한 전압을 저장한다. 배터리(50)는 엔진(20)의 출력을 보조하는 경우 MHSG(40)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시에는 MHSG(40)에서 생성되는 전압으로 충전될 수 있다. 배터리(50)는 48V 배터리일 수 있다.
BMS(Battery Management System)(52)는 배터리(50)의 SOC를 제어한다. BMS(52)는 벨트 제어부(60)에 배터리(50)의 SOC 정보를 전달한다.
벨트 제어부(60)는 진단부(61) 및 장력 제어부(62)를 포함한다. 진단부(61)는 엔진(20)의 회전 속도, MHSG(40)의 회전 속도 및 벨트의 슬립율을 이용하여 벨트(70)의 연결 상태를 진단한다. 진단부(61)는 엔진(20)의 회전 속도 및 MHSG(40)의 회전 속도를 이용해서 벨트(70)의 슬립율을 계산하고, 계산된 슬립율을 이용해서 벨트(70)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
장력 제어부(62)는 텐셔너(72)를 이용해서 벨트(70)의 장력을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
장력 제어부(62)는 엔진(20)의 회전 속도 및 MHSG(40)의 회전 속도를 이용해서 벨트(70)의 장력을 증가 또는 감소시키도록 제어한다.
그리고 장력 제어부(62)는 차량 시동 온(on) 시에, 엔진(20)의 스톨 시간이 임계 시간을 초과하는지, 외기온이 임계 온도 미만인지 등을 판단하여, 벨트(70)의 장력을 증가시키거나 또는 감소시키도록 제어한다.
또한 장력 제어부(62)는 차량 주행 시에, 가속 페달의 위치 값과 배터리(50)의 SOC를 판단하여, 벨트(70)의 장력을 증가시키거나 또는 감소시키도록 제어한다.
이러한 목적을 위하여, 벨트 제어부(60)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 일 실시예에 따른 벨트 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.
이러한 벨트 제어부(60)는 차량의 전자 제어 유닛(ECU; Electronic Control Unit)에 포함될 수 있거나, 또는 ECU와 일체로 구성될 수 있으며, 차량 내 다양한 센서의 값을 ECU로부터 전달받을 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따라 벨트가 엔진과 MHSG를 연결하는 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 크랭크 풀리(22)와 시동발전기(40)의 풀리(42) 사이에 연결된 하나의 보기류 벨트(70)에 두 개의 텐셔너(72a, 72b)가 장착될 수 있다. 도 2에는 하나의 벨트(70)에 두 개의 텐셔너(72a, 72b)가 장착되는 것으로 도시되어 있으나, 텐셔너(72a, 72b)의 개수는 이에 제한되지 않는다.
벨트 제어부(60)의 제어에 따라 텐셔너 볼(720)이 이동하여 벨트(70)의 장력이 조절될 수 있다. 텐셔너 볼(720)은 플런저(721)에 결합되어 있다. 플런저(721)가 하우징(723) 내부에서 이동함으로써, 텐셔너 볼(720)이 이동될 수 있다.
이하에서는 도 3을 함께 참조하여 텐셔너(72a, 72b)의 구조에 대해 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 벨트 제어 장치의 텐셔너를 나타낸 단면 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 텐셔너(72a)는 텐셔너 볼(720), 플런저(721), 스프링(722), 하우징(723), 코일(724), 및 플런저 위치 센서(725)를 포함할 수 있다.
텐셔너 볼(720)은 벨트(70)에 직접 접촉된다. 텐셔너 볼(720)은 플런저(721)에 삽입되어, 일부가 플런저(721)로부터 돌출되어 있다.
플런저(721)는 자성 소재로 제작될 수 있으며, 코일(724)로부터 발생된 전자기력에 의하여 제1 방향(D1)으로 운동한다. 플런저(721)은 텐셔너 볼(720)이 삽입되어, 하우징(723)으로부터 외부로 돌출되어 있는 부분과 하우징(723) 내의 코일(724)에 수납되어 있는 부분으로 구분될 수 있다.
스프링(722)은 플런저(721)를 제1 방향(D1)의 반대인 제2 방향(D2)으로 이동시키기 위한 탄성력을 발생시킨다. 스프링(722)은 하우징(723) 내에서, 코일(724)과 플런저(721) 사이에 배치된다.
코일(724)은 플런저(721)를 제1 방향(D1)으로 이동시키기 위한 전자기력을 발생시킨다. 코일(724)은 구리를 포함하는 전선을 원통 형태로 권선하여 형성될 수 있다.
코일(724)에 전류가 인가됨에 따라 코일(724)로부터는 전자기력이 발생되며, 전자기력의 방향은 코일(724)에 인가되는 전류의 방향에 의하여 결정될 수 있다. 또한 코일(724)에 인가되는 전류량에 따라 전자기력의 크기가 변경되며, 전류량은 장력 제어부(62)로부터 인가되는 PWM 신호에 의해 제어된다.
하우징(723)은 코일(724)을 수납 및 고정할 수 있다. 하우징(200)은 상면의 적어도 일부가 개구된 원통 형상으로 제작될 수 있다.
플런저 위치 센서(725)는 하우징(723) 내부에 설치되어, 하우징(723) 내의 플런저(721)의 이동 변위를 검출할 수 있다.
상기의 도 2 및 도 3에서 텐셔너(72, 72a, 72b)의 구조에 대해 설명하였으나, 일 실시예에 따른 벨트 제어 장치 및 방법에 사용되는 텐셔너(72, 72a, 72b)는 상기의 구조에 제한되지 않는다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 벨트 제어 방법에 대해 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 시동 시의 벨트 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 벨트 제어부(60)는 차량의 시동이 온 상태인지 판단(S10)한다.
벨트 제어부(60)는 차량의 ECU로부터 차량의 시동이 온 상태인지를 나타내는 신호를 수신하여 차량 시동이 온 상태인지를 판단(S10)한다. 벨트 제어부(60)는 차량 시동이 온 상태이면, 엔진 스톨 시간 검출 센서(11)를 통해 검출된 엔진 스톨 시간 정보를 수신(S11)한다.
벨트 제어부(60)는 엔진(20)의 스톨 시간이 임계 시간보다 더 큰지를 판단(S12)한다. 임계 시간보다 더 긴 시간 동안 엔진(20)이 스톨 상태인 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 제1 시동 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S13)한다.
임계 시간 이하의 시간 동안 엔진(20)이 스톨 상태인 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 외기온 센서(12)를 통해 검출된 외기온 정보를 수신(S14)한다.
벨트 제어부(60)는 외기온이 임계 온도보다 더 낮은지를 판단(S15)한다. 외기온이 임계 온도보다 더 낮은 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 제2 시동 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S16)하고, 외기온이 임계 온도 이상인 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 제3 시동 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S17)한다.
제1 시동 모드 PWM 신호, 제2 시동 모드 PWM 신호, 및 제3 시동 모드 PWM 신호에 따른 벨트의 장력은 텐셔너(72)가 제1 시동 모드 PWM 신호를 인가 받은 때가 가장 크고, 제3 시동 모드 PWM 신호를 인가 받은 때가 가장 작다.
엔진(20)이 긴 시간 동안 스톨 상태에 있거나, 차량 외부의 기온이 임계 온도보다 더 낮으면, 벨트(70)의 슬립이 발생할 수 있다. 특히, 차량이 스톨 상태에 오랫동안 있는 경우, 벨트(70)의 슬립이 더욱 발생할 수 있다. 이에 벨트 제어부(60)는 엔진(20)이 긴 시간 동안 스톨 상태에 있거나, 차량 외부의 기온이 임계 온도보다 더 낮으면, 벨트(72)의 장력을 보다 증가시키도록 텐셔너(72)를 제어한다. 이에 따라, 벨트(72)를 통한 엔진(20)으로의 동력 전달이 가능하여, 차량 시동의 안정성을 확보할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 주행 중의 벨트 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
차량이 주행중인 때, 벨트 제어부(60)는 가속 페달 위치 센서(13)를 통해 검출된 페달 위치 정보를 수신(S20)한다.
벨트 제어부(60)는 단위 시간당 페달 위치 변화를 계산하여, 페달 변화량이 제1 임계치보다 더 큰지를 판단(S21)한다. 페달 변화량이 제1 임계치보다 더 큰 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 제1 주행 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S22)한다.
페달 변화량이 제1 임계치 이하인 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 BMS(52)로부터 배터리(50)의 SOC 정보를 외기온 센서(12)를 통해 검출된 외기온 정보를 수신(S23)하고, 페달 변화량이 제2 임계치보다 더 작은지 판단(S23)한다.
페달 변화량이 제2 임계치보다 더 작은 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 배터리(50)의 SOC 정보를 이용하여, 회생 충전 여부를 판단(S25)한다.
회생 충전 중이면, 벨트 제어부(60)는 제2 주행 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S26)하고, 그렇지 않으면, 벨트 제어부(60)는 제4 주행 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S27)다.
페달 변화량이 제2 임계치 이상인 것으로 판단되면, 벨트 제어부(60)는 배터리(50)의 SOC 정보를 이용하여, 회생 충전 여부를 판단(S28)한다.
회생 충전 중이면, 벨트 제어부(60)는 제3 주행 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S29)하고, 그렇지 않으면, 벨트 제어부(60)는 제5 주행 모드 PWM 신호를 생성하여 텐셔너(72)에 인가(S30)다.
제1 내지 제5 주행 모드 PWM 신호에 따른 벨트의 장력의 경우, 텐셔너(72)가 제1 주행 모드 PWM 신호, 제2 주행 모드 PWM 신호, 제3 주행 모드 PWM 신호, 제4 주행 모드 PWM 신호, 및 제5 주행 모드 PWM 신호의 순서로 작아진다.
즉, 마일드 하이브리드 차량이 고속으로 주행 중이거나 등판로를 주행하는 경우와 같은 고속 또는 고부하 영역에서, 벨트(70)의 장력을 증가시킴으로써, 엔진(20)으로의 동력 전달을 개선하여 연비를 향상시키고, 가속구간 안정성을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다. 이러한 기록 매체는 서버뿐만 아니라 사용자 단말에서도 실행될 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.

Claims (18)

  1. 엔진 및 상기 엔진에 벨트를 통해 연결되어 상기 엔진의 출력을 보조하는, 배터리에 전기적으로 연결되는 마일드 하이브리드 시동 발전기(MHSG: Mild Hybrid Starter and Generator)를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 상기 벨트의 장력을 제어하기 위한 벨트 제어 장치로서,
    상기 벨트의 장력을 증가시키거나 또는 감소시키도록 구동하는 텐셔너, 그리고
    상기 엔진이 스톨(stall) 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 크면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는 제어부
    를 포함하는 벨트 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마일드 하이브리드 차량의 외부 공기 온도를 검출하는 외기온 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간 이하이고, 상기 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮으면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는,
    벨트 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 큰 때의 상기 벨트의 장력이, 상기 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮은 때의 상기 벨트의 장력보다 더 큰,
    벨트 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    가속 페달 위치 센서(APS: Accelerator Position Sensor)를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 마일드 하이브리드 차량이 주행 중이고, 단위시간 당 상기 가속 페달 위치의 변화량이 제1 임계치보다 더 크면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는,
    벨트 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리의 SOC를 검출하는 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 변화량이 상기 제1 임계치 이하이면, 상기 배터리의 SOC 정보를 수신하는,
    벨트 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변화량이 제2 임계치보다 더 작으면, 상기 SOC 정보를 이용하여 상기 배터리의 회생 충전 여부를 판단하고, 상기 배터리가 회생 충전되면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는,
    벨트 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변화량이 제2 임계치 이상이면, 상기 SOC 정보를 이용하여 상기 배터리의 회생 충전 여부를 판단하고, 상기 배터리가 회생 충전되면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는,
    벨트 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 변화량이 제2 임계치보다 더 작고, 상기 배터리가 회생 충전되는 때의 상기 벨트의 장력이, 상기 변화량이 제2 임계치 이상이고, 상기 배터리가 회생 충전되는 때의 상기 벨트의 장력보다 더 큰,
    벨트 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 텐셔너는,
    상기 벨트에 직접 접촉되는 텐셔너 볼,
    상기 텐셔너 볼이 삽입된 플런저,
    상기 플런저가 제1 방향으로 이동될 수 있도록, 인가되는 전류에 따라 전자기력을 발생시키는 코일,
    상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 탄성력을 발생시키는 스프링, 그리고
    상기 텐셔너 볼, 플런저, 코일, 및 스프링을 수납하는 하우징을 포함하는,
    벨트 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전류의 전류량은 상기 제어부에 의해 인가되는 PWM 신호에 의해 제어되는,
    벨트 제어 장치.
  11. 엔진 및 상기 엔진에 벨트를 통해 연결되어 상기 엔진의 출력을 보조하는, 배터리에 전기적으로 연결되는 마일드 하이브리드 시동 발전기(MHSG: Mild Hybrid Starter and Generator)를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 상기 벨트의 장력을 제어하기 위한 벨트 제어 방법으로서,
    엔진 스톨 시간 센서가, 상기 엔진이 스톨(stall) 상태에 있는 시간을 검출하는 단계,
    제어부가, 상기 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 큰지를 판단하는 단계, 그리고
    상기 제어부가, 상기 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 크면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록, 상기 벨트에 접촉하는 텐셔너를 제어하는 단계
    를 포함하는 벨트 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간 이하이면, 외기온 센서가, 상기 마일드 하이브리드 차량의 외부 공기 온도를 검출하는 단계,
    상기 제어부가, 상기 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮은지 판단하는 단계, 그리고
    상기 제어부가, 상기 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮으면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 벨트 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 엔진이 스톨 상태에 있는 시간이 임계 시간보다 더 큰 때의 상기 벨트의 장력이, 상기 외부 공기 온도가 임계 온도보다 더 낮은 때의 상기 벨트의 장력보다 더 큰,
    벨트 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    가속 페달 위치 센서(APS: Accelerator Position Sensor)가 가속 페달의 위치를 검출하는 단계,
    상기 제어부가, 상기 마일드 하이브리드 차량이 주행 중이면, 단위시간 당 상기 가속 페달 위치의 변화량이 제1 임계치보다 더 큰지를 판단하는 단계, 그리고
    상기 제어부가, 상기 변화량이 제1 임계치보다 더 크면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 벨트 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 변화량이 상기 제1 임계치 이하이면, 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)이 상기 배터리의 SOC를 검출하는 단계, 그리고
    상기 제어부가 상기 배터리의 SOC 정보를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 벨트 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 변화량이 제2 임계치보다 더 작으면, 상기 SOC 정보를 이용하여 상기 배터리의 회생 충전 여부를 판단하는 단계, 그리고
    상기 제어부가, 상기 배터리가 회생 충전되면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 벨트 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 변화량이 제2 임계치 이상이면, 상기 SOC 정보를 이용하여 상기 배터리의 회생 충전 여부를 판단하는 단계, 그리고
    상기 제어부가, 상기 배터리가 회생 충전되면, 상기 벨트의 장력이 증가하도록 상기 텐셔너를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 벨트 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 변화량이 제2 임계치보다 더 작고, 상기 배터리가 회생 충전되는 때의 상기 벨트의 장력이, 상기 변화량이 제2 임계치 이상이고, 상기 배터리가 회생 충전되는 때의 상기 벨트의 장력보다 더 큰,
    벨트 제어 방법.
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