KR102466647B1

KR102466647B1 - 자동차의 연소 엔진의 시동을 보조하는 방법

Info

Publication number: KR102466647B1
Application number: KR1020177009613A
Authority: KR
Inventors: 다미앙 베르디에; 폴 부샤렐; 제홈 라셰즈
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 프랑스; 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2022-11-11
Also published as: CN106797135A; US10519919B2; US20170260955A1; FR3025664B1; WO2016037685A1; CN106797135B; KR20170052653A; FR3025664A1

Abstract

본 발명은 저전압 보조 배터리(6)에 의해 및 전압 제어되는 DC 전류원(4)에 의해 공급되는 보조 네트워크(5)를 포함하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 본 방법은 처음에, 연소 엔진(Mt)을 시동하는 액션이 뒤따를 수 있는, 사용자에 의해 특정 액션이 수행된 결과 차량(V)의 전자 제어 시스템(10)이 깨어날 때, 실행된다. 또한, 본 방법은 상기 보조 배터리(6)의 최대 양의 분극에 도달하도록 적응된 시간 간격 동안 전류원(4)이 최대 전력에서 동작하도록 상기 전류원(4)을 제어하는 단계, 및 이후 상기 시간 간격의 종료시, 유효 시동 명령이 없을 시, 상기 보조 배터리(6)에 흐르는 전류를 상쇄시키도록 상기 전류원(4)을 제어하는 단계로 구성된다.

Description

자동차의 연소 엔진의 시동을 보조하는 방법{METHOD TO ASSIST WITH THE STARTING OF A MOTOR VEHICLE COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 납산 배터리(lead-acid battery)와 같은 저전압 보조 배터리에 의해 및 DC/DC 전압 변환기와 같은 전압 제어된 DC 전류원에 의해 공급되는 보조 네트워크를 포함하는 자동차의 연소 엔진의 시동을 보조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연소 엔진 및 차량이 정지해 있는 동안 수행되는 자동차의 초기 시동의 성능 및 편의성은 스타터(starter)에 공급하는 보조 배터리의 상태에만 의존하여, 그 결과 그 성능 및 조정이 거의 최적화되지 않고, 특히 저온인 경우에 최적화되지 않는다.

본 발명은, 보조 네트워크를 위한 2개의 전력 공급원을 갖는, 특히 하이브리드 유형 또는 전기 유형의 자동차의 이러한 단점을 극복하기 위해 의도된 것으로서, 이러한 자동차의 시동을 보조하는 방법을 제공하여, 초기 시동의 성능과 편의성을 개선하고 균일하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 유형의 자동차의 보조 배터리가 매우 낮은 온도 상태에 있을 때 이 보조 배터리의 전압이 저하되는 위험을 제한하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 납산 배터리와 같은 저전압 보조 배터리에 의해 및 DC/DC 전압 변환기와 같은 DC 전류원에 의해 공급되는 보조 네트워크를 포함하는 자동차의 연소 엔진의 시동을 보조하는 방법으로서, 상기 DC 전류원은 상기 전류원을 제어하기 위해 전자 제어 시스템에 의해 전달되는 설정값 전압의 함수인 출력 전압을 공급하도록 전압 제어되는, 상기 자동차의 연소 엔진의 시동을 보조하는 방법을 제안한다. 본 발명에 따라, 본 방법은 다음 사항을 특징으로 한다:

본 방법은, 상기 연소 엔진과 차량이 정지해 있는 상태에서, 상기 연소 엔진을 시동하는 액션(action)이 뒤따를 수 있는, 사용자에 의해 특정 액션이 수행된 결과 상기 전자 제어 시스템이 깨어날(wake up) 때, 차량의 초기 시동을 위하여 실행(launched)된다.

본 방법은 상기 실행 후, 다음 단계들을 포함한다:

A) 상기 보조 배터리의 최대 양의 분극(positive polarization)을 달성하도록 적응된 시간 간격 동안 상기 전류원이 최대 전력에서 동작하도록 적응된 설정값 전압을 전송함으로써 상기 전류원을 제어하는 단계, 및

B) 상기 시간 간격이 종료시, 유효 시동 명령이 없을 시, 상기 명령을 대기하고 있는 동안, 상기 보조 배터리에 흐르는 전류를 상쇄시키도록 적응된 설정점 값을 전송함으로써 상기 전류원을 제어하는 단계.

따라서, 본 발명에 따른 방법은 처음에, 상기 차량의 상기 전자 제어 시스템을 깨우는, 사용자에 의해 특정 액션이 수행되는 동안 실행되는데, 이러한 액션은 유리하게는 상기 자동차의 도어들 중 하나의 도어를 잠금 해제하는 액션이다.

상기 차량의 상기 전자 제어 시스템이 깨어날 때, 다시 말해, 시동 명령에 앞서, 본 발명에 따라 사용되는 시동 보조 절차는 상기 DC 전류원을 다음과 같이 제어하는 것에 있다:

처음에, 상기 보조 배터리의 분극 전압은 상기 분극 전압의 최적 이득이 얻어질 때까지 증가된다(단계 A), 및

달성된 분극 레벨은 시동 명령을 기다리는 동안 유지된다(단계 B).

실제로, 본 방법은 스타터가 활성화될 때 상기 스타터에 나타나는 전압을 증가시켜, 시동 성능 및 편의성을 향상시킨다.

또한, 본 발명에 따른 방법이 사용될 때 상기 보조 배터리의 전압이 증가되기 때문에, 매우 낮은 온도 상태에서 이 전압이 저하될 위험이 현저하게 제한된다.

본 발명의 유리한 실시예에 따라, 상기 전류원이 최대 전력에서 동작하고 있을 때, 상기 설정점 전압은 상기 보조 배터리의 노화(ageing)의 영향을 제한하도록 적응된 상기 보조 배터리의 특성의 함수인 값으로 제한된다.

따라서, 특히, 상기 저전압 보조 배터리가 납산 배터리인 경우, 상기 설정점 전압의 값은 유리하게는 적어도 실질적으로 14.5V 내지 15V의 범위 내에 있다.

추가적으로, 상기 전류원이 최대 전력에서 동작하는 단계 A)에서 상기 보조 배터리의 양의 분극의 변화(variation)를 평가하기 위하여, 이 변화는 유리하게는 상기 보조 배터리의 양의 분극의 최대 값이 얻어질 때 상기 전류원이 최대 전력에서 동작하는 것을 중단(interrupt)시키기 위해, 상기 보조 배터리에 흐르는 전류의 세기, 및 상기 보조 배터리의 단자에서의 전압을 측정한 값들에 기초하여 계산된다.

최대 양의 분극을 얻는데 드는 시간은 또한 사용되는 보조 배터리의 유형의 고유한 특성에 기초하여 추정될 수 있으며, 특히 이 보조 배터리가 납산 배터리인 경우, 상기 전류원은 실질적으로 10초 내지 15초의 범위 내의 시간 간격 동안 단계 A)에서 최대 전력에서 동작하도록 이루어진다.

시동 명령을 대기하고 있을 때 단계 B)에서 전압 이득이 하강하는 것을 제한하도록 의도된 본 발명의 다른 유리한 실시예에 따라, 상기 보조 배터리의 양의 분극 값의 변화는 상기 보조 배터리에 흐르는 전류의 세기 및 상기 보조 네트워크의 단자에서의 전압을 측정한 값들에 기초하여 계산되고, 상기 전류원은 이 양의 분극이 단계 A)에서 얻어진 이득이 예를 들어 약 20% 감소하는 것에 대응하는 미리 결정된 임계 값 아래로 떨어질 때 최대 전력에서 동작을 재개하도록 이루어진다.

추가적으로, 본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따라, 단계 B)에서, 상기 전류원은 시동 명령이 검출될 때 최대 전력에서 동작을 재개하도록 이루어진다. 이것은 시동 단계 동안 이렇게 재활성화하면 스타터의 동작 동안 상기 보조 배터리의 전압이 강하하는 것을 제한할 수 있기 때문이다.

본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 비제한적인 예로서 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 첨부된 도면을 참조하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

- 도 1은 하이브리드 또는 전기 자동차 및 이 차량의 전력 공급 회로를 나타내는 도면;
- 도 2는 본 발명에 따른 방법을 실행하는 동안 실질적으로 12V와 같은 공칭 전압을 갖는 보조 배터리의 단자에서의 전압이 시간에 따라 변하는 것을 나타내는 곡선;
- 도 3은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 동안 이 보조 배터리의 분극 전압이 시간에 따라 변하는 것을 나타내는 곡선.

도 1에 도시된 전기 또는 하이브리드 자동차(V)용 전력 공급 회로는 1차 회로(2)에 통합된 제1 DC 전압원(1)을 포함하고, 상기 1차 회로(2)는,

구동 토크를 기어 박스(Bv)로 전달하기 위한 커플링 시스템(Ac)에 의해 연소 엔진(Mt)에 결합된 전기 견인 모터(Me)에 공급하기 위한 DC/AC 변환기(3), 및

상기 1차 회로를 개폐하기 위한 스위치(9)로서, 상기 스위치의 상태의 변화는 전자 제어 시스템(10), 예를 들어, 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 제어되는, 상기 스위치(9)를 포함한다.

전력 공급 회로는, 제2 DC 전압원(6)에 의해 공급되고, 상기 전압원의 단자들 사이에서 병렬 연결된, 스타터(D), 민감한 부하(예를 들어, 7), 및 민감하지 않는 부하(예를 들어, 8)를 포함하는 차량(V)의 보조 네트워크를 형성하는 2차 회로(5)를 더 포함한다.

통상적으로, 하이브리드 자동차에서 제1 전압원(1)은, 48V의 공칭 전압을 전달하는, 예를 들어, 리튬 이온 또는 Ni-MH 배터리와 같은 배터리 또는 배터리 세트로 구성되고, 제2 전압원(6)은 실질적으로 12V와 같은 공칭 전압을 전달하는 납산 배터리로 구성된다.

1차 회로(2)와 2차 회로(5)는 또한, 제1 DC 전압원(1)에 의해 공급되고 2 차 회로(5)와 병렬로 연결된 DC/DC 전압 변환기(4)를 통해 연결된다. 이 전압 변환기(4)는 또한 전자 제어 시스템(10)으로부터 얻어진 설정점 전압의 함수인 출력 전압을 공급하도록 전압 제어된다.

도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 특히 연소 엔진(Mt)의 초기 시동을 보조하는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위하여, 이 전자 제어 시스템(10)은 또한 다음 구성 요소:

차량(V)의 도어에 통합되어 있으며 이 도어가 잠금 해제될 때 그 상태를 변경하도록 적응된 적어도 하나의 접점(Cp), 및

연소 엔진(Mt)의 시동을 명령하는 요소(Cd)

로부터 얻어진 신호를 수신하도록 연결된다.

본 발명에 따라, 처음에, 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 절차는, 차량(V)에 대한 액세스를 나타내는, 사용자에 의해 특정 액션이 수행된 결과 전자 제어 시스템(10)이 깨어날 때, 실행되고, 이 액션은, 도시된 예에서, 도어들 중 하나의 도어의 잠금 해제를 수행하여 접점(Cp)이 그 상태를 변하게 하는 것이다.

접점(Cp)의 상태 변화를 나타내는 신호가 수신될 때, 전자 제어 시스템(10)은, 본 발명에 따라,

1차 회로(2)의 스위치(9)를 폐쇄하여 전압 변환기(4)에 전력을 공급하고,

처음에, 보조 배터리(6)의 최대 양의 분극을 달성하도록 적응된 시간 간격 동안 이 전압 변환기(4)가 최대 전력에서 동작하도록 이 전압 변환기(4)를 제어(도 2에 도시된 본 발명에 따른 방법 단계(A))하도록 프로그래밍된다.

또한, 전압 변환기(4)가 최대 전력에서 동작하도록 하기 위해, 전자 제어 시스템(10)에 의해 처리되는 설정점 전압은 유리하게는, 보조 배터리(6)의 특성의 함수이고 상기 보조 배터리의 노화의 영향을 최소화하도록 적응된 값으로 제한된다. 실질적으로 12V와 같은 공칭 전압을 갖는 납산 배터리 유형의 보조 배터리에 대해, 이 설정점 전압은 유리하게는 14.5V 내지 15V의 범위 내에서 선택된다.

전압 변환기(4)가 최대 전력에서 동작하는 이 단계(A)에서, 보조 배터리(6)의 양의 분극 값의 변화는 상기 보조 배터리에 흐르는 전류(Ibat)의 세기 및 보조 네트워크(5)의 단자에서의 전압(Vbat)을 측정한 값들에 기초하여 계산된다.

이들 측정값은 처음에 보조 배터리(6)의 분극 전압(Vpol)의 값을 디지털 필터링을 통해 계산하는데 사용될 수 있다:

Vpol = (Vbat-Rs × Ibat-Voc), 여기서, Rs 및 Voc는 각각 보조 배터리(6)의 내부 저항과 무부하 전압이다.

전압 변환기(4)가 최대 전력에서 동작하는 동안 분극 전압(Vpol)의 값이 증가하는 것은 점근 곡선을 따라 이루어지기 때문에, 이들 측정값은 또한 상기 보조 배터리(6)의 양의 분극(Vpol)의 최대 값과 측정된 값 사이의 대응 관계를 검출하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 변형 실시예에 따라, 최대 양의 분극에 도달하는 데 드는 시간은 또한 사용되는 보조 배터리(6)의 유형의 고유한 특성에 기초하여 추정될 수 있다. 따라서, 특히, 이러한 보조 배터리(6)가 납산 배터리인 경우, 전압 변환기(4)는 실질적으로 10초 내지 15초의 범위 내의 시간 간격 동안 단계(A)에서 최대 전력에서 동작하게 이루어지는데, 도 2 및 도 3의 곡선에서 이 시간 간격은 약 10 초인 것으로 추정된다.

일반적으로, 전술한 바와 같이, 보조 배터리(6)의 양의 분극 값이 최대 값에 도달할 때, 전술한 단계(A)는 종료된다. 이것은, 실제로, 이 최대 값에 도달하는 데 드는 시간이 통상적으로 전자 제어 시스템(10)을 깨우는 것을 실행하는 액션이 수행되는 순간과 실제 시동 명령 사이에 경과되는 시간보다 더 짧은 것으로 발견되기 때문이다.

그러나, 이 단계(A)를 실행하는 동안 시동 명령 요소(Cd)가 활성화되면, 전자 제어 시스템(10)은 전압 변환기(4)의 동작을 최대 전력으로 유지하여, 스타터(D)의 동작 동안 보조 배터리(6)의 전압이 강하하는 것을 제한하도록 프로그래밍된다.

반대로, 보조 배터리(6)의 양의 분극 값이 최대 값에 도달할 때 단계(A)가 종료하는 공통 조건에서, 전자 제어 시스템(10)은 그 후 다음 조건이 만족될 때까지 보조 배터리(6)에 흐르는 전류를 상쇄시키도록 적응된 설정점 값을 전송함으로써 전압 변환기(4)를 제어(도 2에 도시된 본 발명에 따른 방법 단계(B))하도록 프로그래밍된다:

명령 요소(Cd)로부터 시동 명령이 검출될 때까지,

또는 시동 명령이 없는 경우, 복수(n)의 분(minute)인 것으로 추정될 수 있는 미리 결정된 시간 간격의 종료시까지(여기서, 이 시간 간격의 종료시에 전자 제어 시스템(10)은 대기 상태로 전환됨).

이 동작 단계(B)의 목적은 시동 명령을 기다리는 동안 동작 단계(A)에서 획득된 분극 레벨을 유지하는 것이다.

이를 위해 이 단계(B) 동안 및 시동 명령을 기다리는 동안 다음 액션이 또한 수행된다:

보조 배터리(6)의 양의 분극 값의 변화는 상기 보조 배터리(6)에 흐르는 전류의 세기 및 보조 네트워크(5)의 단자에서의 전압을 측정한 값들에 기초하여 계산된다, 그리고

전압 변환기(4)는, 단계(A)에서 획득된 이득이 예를 들어 약 20% 감소한 것에 대응하는 미리 결정된 임계 값 아래로 이 양의 분극이 떨어질 때, 최대 전력에서 동작을 재개하도록 이루어진다.

본 발명에 따른 방법의 최종 단계에서, 본 방법의 단계(B) 동안 시동 명령이 검출되면, 전압 변환기(4)는 최대 전력에서 동작을 재개하도록 이루어져서, 스타터(D)의 동작 동안(1초 내지 3초인 것으로 추정된 시간 동안) 보조 배터리(6)의 전압이 강하되는 것을 제한한다(도 2에 도시된 본 발명에 따른 방법 단계(C)).

따라서, 본 발명에 따른 방법은, 전기 또는 하이브리드 자동차(V)의 전압 변환기(4)를 제어하도록 전자 제어 시스템(10)의 소프트웨어를 간단히 적응시키는 것에 의해, 이 차량의 초기 시동의 성능 및 편의성을 향상시키고 균일하게 하는 데 사용될 수 있다.

Claims

저전압 보조 배터리(6)에 의해 및 DC 전류원(4)에 의해 공급되는 보조 네트워크(5)를 포함하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법으로서,
상기 DC 전류원(4)은 상기 DC 전류원(4)을 제어하기 위해 전자 제어 시스템(10)에 의해 전달되는 설정점 전압의 함수인 출력 전압을 공급하도록 전압 제어되고,
상기 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법은,

상기 연소 엔진(Mt)과 차량이 정지해 있는 상태에서, 상기 연소 엔진(Mt)을 시동하는 액션이 뒤따를 수 있는, 사용자에 의해 특정 액션이 수행된 결과 상기 전자 제어 시스템(10)이 깨어날 때, 상기 차량(V)의 초기 시동을 위하여 실행되고,

실행 후, 다음 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법:
A) 상기 보조 배터리(6)의 최대 양의 분극(positive polarization)을 달성하도록 적응된 시간 간격 동안 상기 DC 전류원(4)이 최대 전력에서 동작하도록 적응된 설정점 전압을 전송함으로써 상기 DC 전류원(4)을 제어하는 단계, 및
B) 상기 시간 간격의 종료시, 유효 시동 명령이 존재하지 않을 시, 및 상기 명령을 대기하고 있는 동안, 상기 보조 배터리(6)에 흐르는 전류를 상쇄시키도록 적응된 설정점 값을 전송함으로써 상기 DC 전류원(4)을 제어하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 DC 전류원(4)이 최대 전력에서 동작하고 있을 때, 상기 설정점 전압은 상기 보조 배터리(6)의 특성의 함수인 값으로 제한되고, 상기 값은 상기 보조 배터리(6)의 노화의 효과를 제한하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법.
제2항에 있어서, 납산 배터리로 구성된 저전압 보조 배터리(6)를 포함하고, 상기 DC 전류원(4)이 최대 전력에서 동작하고 있을 때, 상기 설정점 전압의 값은 적어도 실질적으로 14.5V 내지 15V의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 A)에서, 상기 보조 배터리(6)의 양의 분극의 변화는 상기 보조 배터리(6)의 양의 분극의 최대 값이 획득될 때 상기 DC 전류원(4)이 최대 전력에서 동작하는 것을 중단(interrupt)시키기 위해 상기 보조 배터리(6)에 흐르는 전류의 세기 및 상기 보조 배터리(6)의 단자에서의 전압을 측정한 값들에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 납산 배터리로 구성된 저전압 보조 배터리(6)를 포함하고, 단계 A)에서, 상기 DC 전류원(4)은 실질적으로 10초 내지 15초의 범위 내에 있는 시간 간격 동안 최대 전력으로 동작하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 B)에서, 시동 명령을 대기하는 동안, 상기 보조 배터리(6)의 양의 분극의 변화는 상기 보조 배터리(6)에 흐르는 전류의 세기 및 상기 보조 네트워크(5)의 단자에서의 전압을 측정한 값들에 기초하여 계산되고, 상기 DC 전류원(4)은 상기 양의 분극이 미리 결정된 임계 값 아래로 떨어질 때 최대 전력에서 동작을 재개하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 B)에서, 시동 명령이 검출될 때, 상기 DC 전류원(4)은 최대 전력에서 동작을 재개하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법을 실행하는 상기 특정 액션은 상기 자동차(V)의 도어들 중 하나의 도어를 잠금 해제하는 액션인 것을 특징으로 하는 자동차(V)의 연소 엔진(Mt)의 시동을 보조하는 방법.