KR20030044155A - 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 전기 차량의 시동시 발생하는 배기 가스를 저감시킬 수 있으며, 연비를 개선할 수 있는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치에 있어서, 스위칭 상태에 따라 해당되는 전기적인 신호를 출력하는 키 스위치와; 상기 키 스위치의 온상태에서 구동되어 상기 하이브리드 전기 차량의 엔진을 시동하는 모터와; 상기 시동된 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서와; 상기 시동된 엔진의 수온을 검출하는 수온 센서와; 상기 하이브리드 전기 차량의 수온별 엔진 회전수를 테이블화하여 저장하는 메모리부와; 상기 검출된 엔진 회전수와 상기 메모리부에 저장된 수온별 엔진 회전수를 비교하여 검출된 엔진 회전수가 상기 메모리부로부터 독출된 수온별 엔진 회전수 이상이면 엔진의 시동에서 모터의 보조가 완료되었다고 판정하고 인젝터 구동 제어신호를 공급하는 제어부와; 상기 제어부로부터 공급되는 인젝터 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 엔진으로 연료를 분사하는 인젝터를 포함하여 구성한다.

Description

하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법{ENGINE STARTING CONTROLLING DEVICE OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 전기 차량에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 하이브리드 전기 차량(HEV ; Hybrid Electric Vehicle)은 가솔린 차량의 기술과 전기 차량의 기술을 적절히 조합한 차량 형태로 구성된다.
하이브리드 전기 차량은 동력원의 사용 방법에 따라 다양한 구조와 주행 방법을 가진다.
그 중에 가장 널리 개발되고 있는 대표적인 형태의 하이브리드 전기 차량은 병렬형 하이브리드 전기 차량(Parallel Hybrid Electric Vehicle)과 직렬형 하이브리드 전기 차량(Series Hybrid Electric Vehicle)이다.
병렬형 하이브리드 전기 차량은 일반적인 전기 차량과 마찬가지로 모터와 축전지를 동력원으로 이용하여 차량을 구동시키며 동시에 또는 독립적으로 엔진, 가스 터빈 등의 내연기관을 직접 구동시킨다.
한편, 본 발명과 관련된 직렬형 하이브리드 전기 차량은 모터와 축전지를 주 동력원으로 이용하여 차량을 구동시키며 엔진, 가스 터빈 등의 내연기관에서 발생하는 기계 에너지를 발전기를 이용하여 전기 에너지로 전환하여 동력원으로 이용한다.
직렬형 하이브리드 전기 차량은 일반주행 모드(엔진 모드)시 엔진의 구동에 연계되어 발전기가 구동되고 전기 에너지가 만들어져 이것이 트랙션 모터(Traction Motor)를 구동시켜 차량이 구동된다.
하이브리드 모드시에는 엔진은 정지되고 순수한 배터리 힘으로 트랙션 모터에 전류를 가해 차량이 구동되어진다.
엔진(Engine)과 전기 모터가 직결된 직렬형 하이브리드 전기 차량은 아이들(Idle) 시나 엔진 속도 제어(Engine Speed Control)를 통해서 아이들시나 급격한 엔진 회전수(RPM)변화가 적을 시 모터가 순간적인 모터링(Motoring) 및 발전(Generating)을 통해서 엔진 속도를 일정하게 유지시켜 아이들 부조화로 인한 차량의 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.
상기와 같은 구성의 하이브리드 전기 차량은 시동시 엔진 제어부에서 엔진의 냉각수 온도/대기압/연료량 학습치/엔진 회전수 등을 읽은 후 시동에 필요한 연료량을 분사하도록 제어하여 초기 시동을 작동한 후 엔진 회전수가 완폭 판정을 하면 연료량을 줄여준다.
위와 같은 방법을 사용할 때 종래의 하이브리드 전기 차량은 시동시 연료의 과다 분사에 의한 배출가스 중의 유해 성분이 많이 함유되며, 연비가 악화된다.
또한, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 후처리 장치가 강화되어 원가 상승의 원인이 되고 시장에서의 가격경쟁력을 상실하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 하이브리드 전기 차량의 시동시 발생하는 배기 가스를 저감시킬 수 있으며, 연비를 개선할 수 있는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치에 있어서, 스위칭 상태에 따라 해당되는 전기적인 신호를 출력하는 키 스위치와; 상기 키 스위치의 온상태에서 구동되어 상기 하이브리드 전기 차량의 엔진을 시동하는 모터와; 상기 시동된 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서와; 상기 시동된 엔진의 수온을 검출하는 수온 센서와; 상기 하이브리드 전기 차량의 수온별 엔진 회전수를 테이블화하여 저장하는 메모리부와; 상기 검출된 엔진 회전수와 상기 메모리부에 저장된 수온별 엔진 회전수를 비교하여 검출된 엔진 회전수가 상기 메모리부로부터 독출된 수온별 엔진 회전수 이상이면 엔진의 시동에서 모터의 보조가 완료되었다고 판정하고 인젝터 구동 제어신호를 공급하는 제어부와; 상기 제어부로부터 공급되는 인젝터 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 엔진으로 연료를 분사하는 인젝터를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기 차량의 모터를 구동하여 엔진을 시동하는 단계와; 상기 시동된 엔진의 회전수를 검출하는 단계와; 상기 시동된 엔진의 수온을 검출하는 단계와; 상기 검출된 엔진 회전수와 미리 설정된 수온별 엔진 회전수를 비교하는 단계와; 상기 비교단계에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 수온별 엔진 회전수 이상이면 엔진의 시동에서 모터의 보조가 완료되었다고 판정하는 단계와; 상기 엔진의 시동 완료 판정후 인젝터를 구동하여 연료를 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어과정을 도시한 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치의 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 하이브리드 전기 차량에 있어서, 키 스위치(110), 모터(160), 엔진 회전수 검출센서(120), 수온 센서(130), 메모리부(150), 제어부(140), 인젝터 (170)를 포함하여 구성한다.
키 스위치(110)는 스위칭 온/오프(ON/OFF)상태에 따라 해당되는 전기적인 신호를 출력하는 점화 스위치이다.
모터(160)는 키 스위치(110)의 온(ON)상태에서 구동되어 하이브리드 전기 차량의 엔진을 시동하는 트랙션 모터(Traction Motor)로 구성한다.
엔진 회전수 검출센서(120)는 모터(160)의 구동에 따라 시동된 엔진의 회전수를 검출하는 크랭크각 검출센서이다.
수온 센서(130)는 시동된 엔진의 수온을 검출하는 기능을 한다.
메모리부(150)는 롬(ROM)과 램(RAM)으로 구성되며, 하이브리드 전기 차량의 수온별 엔진 회전수를 테이블(Table)화하여 저장한다.
제어부(140)는 일종의 마이크로 프로세서로 구성되며, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시동의 전반적인 제어과정을 수행한다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 검출된 엔진 회전수와 메모리부(150)에 저장된 수온별 엔진 회전수를 비교하여 검출된 엔진 회전수가 메모리부(150)로부터 독출된 수온별 엔진 회전수 이상이면 엔진의 시동에서 모터(160)의 보조가 완료되었다고 판정하고 인젝터 구동 제어신호를 공급한다.
인젝터(170)는 엔진의 실린더 기통수에 대응되도록 설치되며, 제어부(140)로부터 공급되는 인젝터 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 엔진의 연소실 내부로 연료를 분사하는 기능을 한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어과정을 설명한다.
먼저, 도 2의 (S210)에서 제어부(140)는 키 스위치(110)의 스위칭상태를 검출하여 키 스위치(110)가 온(ON)상태인가를 검출한다.
(S210)에서 키 스위치(110)가 온(ON)상태이면, 제어부(140)는 (S212)으로 진행하여 하이브리드 전기 차량의 모터(160)를 구동하여 엔진을 시동한다.
이어서, 제어부(140)는 (S214)으로 진행하여 엔진 회전수 검출센서(120)를 통해 입력되는 신호를 분석하여 시동된 엔진의 회전수를 검출한다.
또한, 제어부(140)는 (S216)으로 진행하여 수온 센서(130)를 통해 시동된 엔진의 수온을 검출한다.
그리고, 제어부(140)는 (S218)으로 진행하여 검출된 엔진 회전수와 미리 설정된 수온별 엔진 회전수를 비교한다.
제어부(140)는 (S218)의 엔진 회전수 비교단계에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 수온별 엔진 회전수 이상이면 엔진의 시동에서 모터(160)의 보조가 완료되었다고 판정하고, (S220)으로 진행한다.
(S220)에서 제어부(140)는 엔진의 시동 완료 판정후 인젝터(170)를 구동하여 연료를 분사하고, (S222)으로 진행하여 모터(160) 구동을 해제한다.
(S222)에서 모터(160) 구동을 해제하는 것은 시동 완료 판정후의 연료 분사 및 스파크에 의한 점화/폭발행정이 기존의 가솔린 엔진과 동일하게 이루어지기 때문이며, 엔진의 초기 시동에 관련된 모터(160)의 동력 보조는 불필요하게 되어 모터(160)의 구동을 해제한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량은 엔진의 초기 시동시 연료 소모량을 줄이고 유해한 배출 가스량을 줄이기 위한 것이며, 연료 소모량이 크고 유해성분의 가스가 다량 방출되는 엔진의 초기 시동 모드에서는 모터(160)의 보조를 받아 엔진을 시동함으로써 시동 연료량을 사용하지 않고 엔진을 시동하는 것이다.
만약, 종래 기술에서와 같이 엔진 시동 초기부터 인젝터(170)를 구동하여 연료 분사(Injection)를 하게되면 시동 초기의 연료량이 과다하게 분사되어 배출 가스의 다량 방출뿐만 아니라 연료 소모량도 커지게 된다.
본 발명의 실시예는 이러한 문제점을 해소하기 위한 방법으로 수온별 엔진 회전수를 기준으로 인젝터(170)의 구동시기를 달리하여 그 만큼의 연료량을 줄임은 물론 배출가스 중의 유해성분도 감소시켜 배기가스 규제에 용이하게 대응할 수 있다.
참고로, 배출 가스의 총배출량 중에 시동시에 방출하는 가스의 량은 LA-4 모드의 경우 20%에 달할 정도로 많이 배출된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법은 하이브리드 전기 차량 시스템에서 시동시의 연료량 제어를 최적화 할 수 있다.
또한, 시동시의 연료량 과다에 의한 후처리 장치의 비용상승(Cost UP)을 줄일 수 있으며, 시장에서의 경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치에 있어서,
    스위칭 상태에 따라 해당되는 전기적인 신호를 출력하는 키 스위치와;
    상기 키 스위치의 온상태에서 구동되어 상기 하이브리드 전기 차량의 엔진을 시동하는 모터와;
    상기 시동된 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서와;
    상기 시동된 엔진의 수온을 검출하는 수온 센서와;
    상기 하이브리드 전기 차량의 수온별 엔진 회전수를 테이블화하여 저장하는 메모리부와;
    상기 검출된 엔진 회전수와 상기 메모리부에 저장된 수온별 엔진 회전수를 비교하여 검출된 엔진 회전수가 상기 메모리부로부터 독출된 수온별 엔진 회전수 이상이면 엔진의 시동에서 모터의 보조가 완료되었다고 판정하고 인젝터 구동 제어신호를 공급하는 제어부와;
    상기 제어부로부터 공급되는 인젝터 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 엔진으로 연료를 분사하는 인젝터를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어장치.
  2. 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어방법에 있어서,
    상기 하이브리드 전기 차량의 모터를 구동하여 엔진을 시동하는 단계와;
    상기 시동된 엔진의 회전수를 검출하는 단계와;
    상기 시동된 엔진의 수온을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 엔진 회전수와 미리 설정된 수온별 엔진 회전수를 비교하는 단계와;
    상기 비교단계에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 수온별 엔진 회전수 이상이면 엔진의 시동에서 모터의 보조가 완료되었다고 판정하는 단계와;
    상기 엔진의 시동 완료 판정후 인젝터를 구동하여 연료를 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어방법.
  3. 제2항에 있어서, 모터 구동을 해제하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 제어방법.
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