KR20030034475A

KR20030034475A - 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치

Info

Publication number: KR20030034475A
Application number: KR1020010065426A
Authority: KR
Inventors: 제상완
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2003-05-09

Abstract

본 발명은 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치에 관한 것으로서, 운전자가 엔진 시동을 위해 시동 키를 돌려 점화 스위치를 시동 위치로 조작하는 동안 ECU가 엔진의 시동걸림을 인지하여 시동 모터의 오버런 전에 시동 모터로 공급되는 배터리 전원을 자동 차단시켜줌으로써, 운전자 조작미숙으로 인한 시동 모터의 오버런을 방지할 수 있고, 결국 시동 모터의 손상 및 내구력 저하를 방지할 수 있는 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

차량용 시동 모터의 오버런 방지장치{Apparatus for preventing overrun of starter motor for vehicle}

본 발명은 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자가 엔진 시동을 위해 시동 키를 돌려 점화 스위치를 시동 위치로 조작하는 동안 ECU가 엔진의 시동걸림을 인지하여 시동 모터의 오버런 전에 시동 모터로 공급되는 배터리 전원을 자동 차단시켜줌으로써, 운전자 조작미숙으로 인한 시동 모터의 오버런을 방지할 수 있고, 결국 시동 모터의 손상 및 내구력 저하를 방지할 수 있는 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진을 시동하려면 최초의 흡입행정 및 압축행정에 필요한 힘을 외부에서 공급해야 하는데, 이에 필요한 장치를 기동장치라 하고, 이 기동장치에는 회전력을 엔진의 플라이 휠에 전달하는 시동 모터가 포함된다.

시동 모터를 포함하는 통상적인 기동장치의 일 실시예를 첨부한 도 3에 개략적으로 도시하였다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 기동장치는 엔진 크랭킹(cranking)을 위한 토오크를 발생시키는 시동 모터(40)와, 이 시동 모터(40)의 구동전원을 제공하는 배터리(10)와, 시동 모터(40)로의 배터리(10)의 전원을 인가하는 점화 스위치(20) 및 시동 릴레이(50) 등을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 시동 모터(40)는 배터리(10)의 전원을 공급받아 시동 모터(40)에 전달하며 엔진(90)의 크랭크 샤프트에 직결된 플라이 휠 외주의 링 기어(미도시됨)와 시동 모터(40)의 피니언 기어(44)를 치합시키는 마그네틱 스위치(42)를 포함한다.

여기서, 상기 마그네틱 스위치(42)는 점화 스위치(20)의 시동 위치(ST) 조작시 전자제어유닛(ECU:Electric Control Unit, 이하 ECU라 칭함)(30)의 제어에 의해 시동 릴레이(50)의 여자단인 코일측이 통전되면서 이 시동 릴레이(50)의 가동접점을 통해 배터리(10)의 전원을 공급받아 작동된다.

즉, 상기 ECU(30)는 운전자가 시동 키를 시동 위치(ST)로 돌렸을 때 릴레이 구동신호를 출력하여 시동 릴레이(50)를 온(on) 작동시키고, 이로써 마그네틱 스위치(42)를 포함하는 시동 모터(40)로 배터리(10)의 전원이 인가되는 것이다.

결국, 전원을 공급받은 시동 모터(40)가 회전을 시작함과 동시에 마그네틱 스위치(42)가 피니언 기어(44)를 밀어 링 기어와 치합되도록 해줌으로써, 시동 모터(40)의 회전력이 엔진(90)의 플라이 휠에 전달되고, 엔진(90)이 시동되는 것이다.

통상, 엔진의 시동을 위해서는 운전자가 시동 키를 돌려 점화 스위치를 시동 위치로 조작한 후 느낌으로 시동이 걸렸는지를 판단하여야 하고, 시동이 걸렸다 판단되면 점화 스위치의 시동 위치를 해제하도록 되어 있다.

그러나, 종래에는 상기와 같이 시동후 시동 모터의 전원공급해제를 오직 운전자의 느낌만으로 수행하였으므로 운전자 조작미숙으로 시동이 걸리고 난 후에도 오랜 시간동안 시동 모터에 전원이 공급될 수 있다.

이는 시동 모터를 오버런시킬 수 있고, 결국 영구적인 손상을 유발할 수 있다.

또한, 엔진이 자력으로 회전할 수 있는 시점에 정확히 시동 모터로의 전원을차단하지 못하게 됨으로 해서 엔진이 역으로 시동 모터를 구동할 수 있고, 그 횟수가 증가할 경우 시동 모터의 내구력이 약화된다.

또한, 엔진 운전중 운전자의 부주의로 시동 모터가 구동될 경우 시동 모터가 파손될 수도 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 운전자가 엔진 시동을 위해 시동 키를 돌려 점화 스위치를 시동 위치로 조작하는 동안 ECU가 엔진의 시동걸림을 인지하여 시동 모터의 오버런 전에 시동 모터로 공급되는 배터리 전원을 자동 차단시켜줌으로써, 운전자 조작미숙으로 인한 시동 모터의 오버런을 방지할 수 있고, 결국 시동 모터의 손상 및 내구력 저하를 방지할 수 있는 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오버런 방지장치의 일 실시예를 나타낸 회로도,

도 2는 차량 엔진의 시동전 및 시동동안 시간에 따른 차량 전원의 전압값 변화를 나타낸 도면,

도 3은 시동 모터를 포함하는 통상적인 기동장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배터리20 : 점화 스위치

30 : ECU40 : 시동 모터

50 : 시동 릴레이60 : 알터네이터

70 : 전원입력용 릴레이80 : 알터네이터 경고등

90 : 엔진

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 점화 스위치(20)의 온 위치(ON) 조작시 ECU(30)로부터 출력된 릴레이 구동신호에 의해 온 작동되어 배터리(10)의 전원을 ECU(30)로 입력 개시하는 전원입력용 릴레이(70)와, 점화 스위치(20)의 시동 위치(ST) 조작시 ECU(30)로부터 출력된 릴레이 구동신호에 의해 온 작동되어 배터리(10)의 전원을 시동 모터(40)에 공급하는 시동 릴레이(50)와, 상기 전원입력용릴레이(70)의 온 작동을 통해 배터리(10)로부터 입력된 시동전 전압값을 기준 전압값(V1)으로 저장하고 점화 스위치(20)의 시동 위치(ST) 조작후 입력되는 전압값을 상기 기준 전압값(V1)과 비교 판단하여 이 기준 전압값(V1) 이상의 전압값이 입력되면 상기 시동 릴레이(50)를 자동 오프시켜주게 되는 ECU(30)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 알터네이터(60)의 고장을 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 상기 ECU(30)에 의해 작동전원을 인가받는 알터네이터 경고등(80)을 더 포함하고, 상기 ECU(30)가 시동후 미리 입력된 소정 시간 이상동안 상기 전원입력용 릴레이(70)를 통해 입력되는 전원의 전압값이 기준 전압값(V1) 이상으로 상승하지 못할 경우 상기 알터네이터 경고등(80)을 점등시키게 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치의 구성을 나타낸 회로도이다.

본 발명은 운전자가 엔진 시동을 위해 시동 키를 돌려 점화 스위치를 시동 위치로 조작하는 동안 ECU가 엔진의 시동걸림을 인지하여 시동 모터의 오버런 전에 시동 모터로 공급되는 배터리 전원을 자동 차단시켜줌으로써, 시동 모터의 오버런을 방지할 수 있도록 하는 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치에 관한 것이다.

본 발명에서는 ECU(30)가 시동전 및 시동동안 이후 설명될 전원입력용 릴레이(70)를 통해 배터리(10)로부터 입력되는 차량 전원의 전압값 변화를 파악하여 엔진(90)의 시동걸림을 인지하게 된다.

이를 위하여, 상기 ECU(30)에는 운전자가 시동 키를 점화 스위치(20)에 삽입한 후 온 위치(ON)로 조작함과 동시에 배터리(10)의 전원이 입력 개시되도록 되어 있고, 엔진(90)의 시동을 위해 시동 키를 시동 위치(ST)로 돌려 조작하는 동안 배터리(10)의 전원이 계속적으로 상기 ECU(30)에 입력되도록 되어 있다.

여기서, 점화 스위치(20)의 온 위치(ON)는 시동전 ECU(30)에 배터리(10)의 전원을 인가시켜주는 점화 스위치(20)의 키 조작 위치이고, 시동 위치(ST)는 시동 모터(40)에 배터리(10)의 전원을 인가시켜주는 키 조작 위치임을 밝혀둔다.

통상적으로 차량 엔진의 시동전 및 시동동안 시간에 따른 차량 전원의 전압값은 다음과 같이 변화한다.

즉, 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이, 시동전 점화 스위치의 온 위치에서는 차량 전원의 전압값이 배터리의 원래 전압값을 유지하고 있다가, 점화 스위치를 시동 위치로 조작함과 동시에 시동 모터에 배터리 전원이 인가되면서 큰 부하가 걸리게 되어 시동 초기 전압값은 급격히 강하하게 된다.

이후, 엔진 크랭킹 동안에는 일정한 간격으로 전압값 변화를 반복하게 되고, 엔진의 최초 폭발시 시동 모터 부하가 줄어들게 되면서 전압값이 일시 상승하게 된다.

상기와 같이 최초 폭발(초폭)로 인해 엔진이 구동력을 갖게 되고, 결국 엔진의 각 실린더에서 폭발행정이 수행되면 자력으로 엔진 구동이 가능하게 되면서 알터네이터가 발전을 시작하게 된다(완폭이후).

상기 알터네이터는 발전을 시작함과 동시에 배터리를 충전시키게 되고, 결국 시동후 차량 전원의 전압값은 최초 배터리 전원의 전압값에 비해 일정정도 높아진 상태로 유지되게 된다.

상기 도 2에서 'V1'은 배터리로부터 입력된 시동전 전압값이고, 'V2'는 엔진의 자력 구동이 가능해진 시점에서의 전압값을 나타낸다.

본 발명은, 운전자가 시동 키를 점화 스위치(20)에 삽입하여 온 위치(ON)로 조작한 이후부터 엔진(90)의 시동을 위해 시동 키를 돌려 시동 위치(ST)로 조작하는 동안, ECU(30)가 배터리(10)의 전원을 계속적으로 입력받아 상기한 바의 전압값 변화를 파악하고, 이를 통해 ECU(30)가 시동이 걸리는 정확한 시점을 인지하여 릴레이 구동신호를 출력, 운전자 시동 키 조작에 상관없이, 시동 릴레이(50)를 자동 오프시켜줌으로써, 오버런 전에 시동 모터(40)로 공급되는 전원을 자동 차단되게 한 것이다.

본 발명의 오버런 방지장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 점화 스위치(20)의 온 위치(ON) 조작시 ECU(30)로부터 출력된 릴레이 구동신호에 의해 온 작동되어 배터리(10)의 전원을 ECU(30)로 입력 개시하는 전원입력용 릴레이(70)와, 점화 스위치(20)의 시동 위치(ST) 조작시 ECU(30)로부터 출력된 릴레이 구동신호에 의해 온 작동되어 배터리(10)의 전원을 시동 모터(40)에 공급하는 시동 릴레이(50)와, 상기 전원입력용 릴레이(70)의 온 작동을 통해 배터리(10)로부터 입력된 시동전 전압값을 기준 전압값(V1)으로 저장하고 점화스위치(20)의 시동 위치(ST) 조작후 입력되는 전압값을 상기 기준 전압값(V1)과 비교 판단하여 기준 전압값(V1) 이상의 전압값이 입력되면 상기 시동 릴레이(50)를 자동 오프시켜주게 되는 ECU(30)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 오버런 방지장치에서는 엔진(90)의 시동시점을 점화 스위치(20)의 시동 위치(ST)에서 상기 ECU(30)에 입력되는 전압값이 최초 폭발후 상승하여 시동전(점화 스위치의 온 위치) 미리 저장된 배터리 전압값(V1)과 같아지는 시점으로 하고, 상기 ECU(30)가 이 시점을 엔진(90)의 시동시점으로 인지하게 되는 것이다.

운전자가 시동 키를 점화 스위치(20)에 삽입한 후 온 위치(ON)로 조작하게 되면 상기 전원입력용 릴레이(70)의 여자단인 코일측에 통전이 이루어지면서 이 전원입력용 릴레이(70)가 온 작동되고, 이로써 배터리(10)의 전원이 전원입력용 릴레이(70)의 가동접점을 통해 ECU(30)에 입력 개시된다.

이때 입력되는 배터리(10)의 전원은 ECU(30)에 인가되는 ECU(30)의 주 작동전원이 되며, 상기 ECU(30)는 최초 전원이 입력된 후 메모리(미도시됨)를 초기화하게 된다.

또한, 시동전(점화 스위치의 온 위치) 입력되는 배터리 전원의 전압값(V1)은 상기 도 2에 도시한 바와 같이 일정하게 유지되는 배터리의 원래 전압값인 바, 상기 ECU(30)는 이때 입력되는 배터리 전압값(V1)을 기준 전압값으로 메모리에 저장하게 된다.

이후, 운전자가 시동 키를 돌려 시동 위치(ST)로 조작하게 되면 상기 시동 릴레이(50)의 여자단인 코일측에 통전이 이루어지면서 이 시동 릴레이(50)가 온 작동되고, 이로써 배터리(10)의 전원이 시동 릴레이(50)의 가동접점을 통해 시동 모터(40)로 공급된다.

상기와 같이 시동이 이루어지는 동안 ECU(30)는 계속해서 전원입력용 릴레이(70)를 통해 전원을 입력받게 되고, 이때 입력되는 전원의 전압값을 미리 저장된 기준 전압값(V1)과 비교하게 된다.

여기서, 상기 ECU(30)는 새로이 입력되는 현재의 전압값을 상기 기준 전압값(V1)과 비교하게 되는 바, 엔진(90)의 최초 폭발후 상승하게 되는 현재의 전압값이 기준 전압값(V1)과 같아지는 순간 엔진(90)의 시동이 걸린 것으로 판단하게 된다.

물론, 상기 ECU(30)에 입력되는 이후 전압값은 전술한 바와 같이 알터네이터(60)의 발전으로 엔진 시동후 좀더 상승한 후 기준 전압값(V1)보다 일정정도 높아진 상태로 유지되게 된다.

상기와 같이 ECU(30)가 엔진(90)의 시동을 인지하게 되면, 운전자의 시동 키 조작에 상관없이, 시동 릴레이(50)를 위한 릴레이 구동신호를 출력하여 시동 릴레이(50)를 오프 작동시키고, 이로써 시동 모터(40)로의 전원공급을 차단하게 되는 것이다.

또한, 바람직한 실시예에서 본 발명은 알터네이터(60)의 고장을 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 상기 ECU(30)에 의해 작동전원을 인가받게 되는 알터네이터 경고등(80)을 더 포함한다.

즉, 상기 ECU(30)는 시동후 미리 입력된 소정 시간 이상동안 전원입력용 릴레이(70)를 통해 입력되는 전원의 전압값이 기준 전압값(V1) 이상으로 상승하지 못할 경우 알터네이터 경고등(80)을 점등시키게 된다.

엔진(90) 시동후 알터네이터(60) 가동으로 상기 ECU(30)에 입력되는 전원의 전압값은 기준 전압값(V1) 이상으로 상승해야 하는 바, 입력되는 전압값이 기준 전압값(V1) 이상으로 상승하지 못할 경우, 상기 ECU(30)가 알터네이터(60)의 고장을 판단하게 되고, 이로써 알터네이터 고장여부를 경고할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치에 의하면, 운전자가 엔진 시동을 위해 시동 키를 돌려 점화 스위치를 시동 위치로 조작하는 동안 ECU가 엔진의 시동걸림을 인지하여 시동 모터의 오버런 전에 시동 모터로 공급되는 배터리 전원을 자동 차단시켜줌으로써, 운전자 조작미숙으로 인한 시동 모터의 오버런을 방지할 수 있고, 결국 시동 모터의 손상 및 내구력 저하를 방지할 수 있으며, 알터네이터 고장여부까지 경고해 줄 수 있는 효과가 있다.

Claims

점화 스위치(20)의 온 위치(ON) 조작시 ECU(30)로부터 출력된 릴레이 구동신호에 의해 온 작동되어 배터리(10)의 전원을 ECU(30)로 입력 개시하는 전원입력용 릴레이(70)와, 점화 스위치(20)의 시동 위치(ST) 조작시 ECU(30)로부터 출력된 릴레이 구동신호에 의해 온 작동되어 배터리(10)의 전원을 시동 모터(40)에 공급하는 시동 릴레이(50)와, 상기 전원입력용 릴레이(70)의 온 작동을 통해 배터리(10)로부터 입력된 시동전 전압값을 기준 전압값(V1)으로 저장하고 점화 스위치(20)의 시동 위치(ST) 조작후 입력되는 전압값을 상기 기준 전압값(V1)과 비교 판단하여 이 기준 전압값(V1) 이상의 전압값이 입력되면 상기 시동 릴레이(50)를 자동 오프시켜주게 되는 ECU(30)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치.
제 1 항에 있어서, 알터네이터(60)의 고장을 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 상기 ECU(30)에 의해 작동전원을 인가받는 알터네이터 경고등(80)을 더 포함하고, 상기 ECU(30)가 시동후 미리 입력된 소정 시간 이상동안 상기 전원입력용 릴레이(70)를 통해 입력되는 전원의 전압값이 기준 전압값(V1) 이상으로 상승하지 못할 경우 상기 알터네이터 경고등(80)을 점등시키게 되는 것을 특징으로 하는 차량용 시동 모터의 오버런 방지장치.