KR20030050143A - 하이브리드 전기자동차의 엔진 시동장치 - Google Patents

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Abstract

하이브리드 전기자동차에서 IGS(일체형 발전기 및 스타터)를 적용한 42V 엔진 시동 시스템의 제공으로 엔진 시동성을 향상시키고, 발전 효율을 향상시키도록 한 것이다.
본 발명은 각 부하에 전원 공급을 연결하는 이그니션 스위치와, 변속단을 선택하는 시프트 레버와, 시프트 레버가 'P' 또는 'N' 레인지에 위치되어 있는 상태에서 이그니션 스위치가 스타트 위치로 트리거 될 시 스위칭 온 되는 스타트 릴레이와, 스타트 릴레이의 스위칭 온으로 배터리 전압이 공급되면 엔진 시동 요구로 판단하여 그에 대한 제어신호를 출력하는 LMU와, LMU에서 인가되는 시동 요구 제어신호에 따라 모터를 제어하는 MCU와, MCU에서 인가되는 제어신호에 따라 기동되어 엔진 시동을 온 시키는 IGS를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 전기자동차의 엔진 시동장치{APPARATUS FOR ENGINE STARTING ON HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 전기자동차에 관한 것으로, 더 상세하게는 일체형 발전기 및 스타터(IGS ; Integrated Generator Starter)를 적용한 42V 엔진 시동 시스템의 제공으로 엔진 시동성 및 발전 효율을 향상시키도록 한 하이브리드 전기자동차의 엔진 시동장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 가솔린의 연소를 통해 기계적인 동력을 발생하는 엔진으로 구동력을 바퀴에 전달하는데, 종래 자동차의 엔진 시동장치는 첨부된 도 3과 같이 구성된다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 주행 변속단을 선택하는 시프트 레버(2)를 'P' 레인지 혹은 'N' 레인지에 위치시킨 상태에서 이그니션 스위치(1)의 접점을 엔진 시동을 위한 'Start' 접점으로 트리거하면, 12V의 배터리(BA) 전압이 이그니션 스위치(1)의 'Start' 접점과 시프트 레버(2)의 'P' 혹은 'N'접점을 통해 스타트 릴레이(3)의 코일에 인가된다.
따라서, 스타트 릴레이(3)의 코일에 기전력이 발생되어 오프 상태의 내부 접점을 스위칭 온 시켜 12V의 배터리(BA) 전압이 스타트 솔레노이드(4)에 공급된다.
스타트 솔레노이드(4)는 배터리(BA) 전압에 기전력을 발생하여 마그네틱(5)을 당기게 되므로, 12V의 배터리(BA)와 스타트 모터(7)를 직결로 연결하는 내부 스위치의 접점이 스위칭 온 되어 12V의 배터리 전압(BA)이 스타트 모터(7)에 공급되어 스타터 모터(7)가 기동된다.
동시에 마그네틱(5)에 연결되어 있는 레버(6)가 마그네틱(5)의 이동에 따라 힌지축을 중심으로 이동되어 스타트 모터(7)의 출력축에 연결되어 있는 클러치(8)를 외측으로 이동시켜 클러치(8)의 선단에 결합되어 있는 피니언 기어(9A)와 엔진축에 연결되어 있는 플라이 휠(9B)과 결합된다.
따라서, 12V의 배터리(BA) 전압에 의해 기동되는 스타트 모터(7)의 기동 토오크가 엔진에 전달되어 엔진 시동이 온 될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 종래 자동차의 엔진 시동장치는 다수의 부품 결합으로 구성되어 있어 그 구조가 복잡하며, 임의의 부분에 고장이 발생하는 경우 수리 교환에 어려움이 발생되고, 다수의 부품을 적용함에 따라 제조원가가 상승되며, 12V의배터리 기동 전압을 적용하고 있어 순간적인 토오크의 저하로 엔진 시동성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 제반적인 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 그 목적은 하이브리드 전기자동차에서 엔진 시동을 위한 배터리 전압을 36V로 적용하여 시동 성능을 향상시키고, 스타터 모터 대신에 IGS를 적용하여 구조의 단순화 및 발전 효율의 향상을 제공하도록 한 것이다.
또한, IGS를 적용한 구조의 변경에 따른 기존의 와이어 전장 구조의 변경을 최소화하도록 한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 엔진 시동장치에 대한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 엔진 시동장치에서 부하 관리 유닛의 상세 구성도.
도 3은 종래의 자동차에 적용되는 엔진 시동장치의 구성도.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 각 부하에 전원 공급을 연결하는 이그니션 스위치와; 변속단을 선택하는 시프트 레버와; 상기 시프트 레버가 'P' 또는 'N' 레인지에 위치되어 있는 상태에서 이그니션 스위치가 스타트 위치로 트리거 될 시 스위칭 온 되는 스타트 릴레이와; 상기 스타트 릴레이의 스위칭 온으로 배터리 전압이 공급되면 엔진 시동 요구로 판단하여 그에 대한 제어신호를 출력하는 LMU와; 상기 LMU에서 인가되는 시동 요구 제어신호에 따라 모터를 제어하는 MCU와; 상기 MCU에서 인가되는 제어신호에 따라 기동되어 엔진 시동을 온 시키는 IGS를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 LMU는 스타트 릴레이를 통해 공급되는 전압을 평활하는 저항(R1)(R2) 및 콘덴서(C1)와; 상기 평활되어 인가되는 신호에 따라 스위칭 되는 포터 커플러로이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 엔진 시동장치는, 42V 전압의 배터리(10)와, 이그니션 스위치(20), 시프트 레버(30), 스타트 릴레이(40), LMU(Load Management Unit : 50), MCU(Motor Control Unit : 60), IGS(Integrated Generator Starter : 70), 엔진(80)으로 이루어지는데, 배터리(10)는 42V의 전압을 하이브리드 전기 자동차에 구비되는 각 부하요소에 필요한 전압을 공급하며, 엔진 시동 시 기동 전압을 공급한다.
이그니션 스위치(20)는 'Lock', 'Acc', 'On', 'Start' 접점으로 구성되며, 이그니션 키의 트리거로 선택되는 접점을 통해 각각의 부하에 배터리(10)의 전압을 공급한다.
시프트 레버(30)는 'P','R','N','D','2','L'의 접점으로 구성되며, 운전자에 의해 선택되는 각 주행 변속단의 정보를 출력한다.
스타트 릴레이(40)는 내부 코일의 일측이 그라운드로 연결되고, 다른 일측이 변속단 레버(30)의 출력단 접점과 연결되며, 내부 스위치의 일측 접점이 배터리(10)와 직결되고 다른 일측은 LMU(50)로 연결되어, 내부 코일에 의한 기전력 발생으로 내부 스위치의 접점이 스위칭 온 되면 배터리(10)의 전압을 LMU(50)에 인가한다.
LMU(50)는 부하 관리 유닛으로 스타트 릴레이(40)를 통해 엔진 시동을 요구하는 신호의 입력이 검출되면 MCU(60)측에 시동을 그에 대한 정보를 출력한다.
MCU(60)는 모터 구동에 대한 제반적인 동작의 제어와 관리 및 희생 제동량의 결정을 수행한다.
IGS(70)는 일체형 발전기 및 스타터로 MCU(60)의 시동 요구에 따라 엔진(80)이 온되도록 하고, 엔진(80)의 시동이 오프를 유지하는 상태에서 MCU(60)의 제어에 의한 기동 토오크가 조정되어 주행을 확보하며, 차량이 정상 동작시에는 발전 모드로 동작하여 발전기로 동작한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 하이브리드 전기자동차에서 엔진 시동 동작은 다음과 같다.
주행 변속단을 선택하는 시프트 레버(30)를 'P' 레인지 혹은 'N' 레인지에 위치시킨 상태에서 이그니션 스위치(20)의 접점을 엔진 시동을 위한 'Start' 접점으로 트리거하면, 42V의 배터리(10) 전압이 이그니션 스위치(20)의 'Start' 접점과 시프트 레버(30)의 'P' 혹은 'N'접점을 통해 스타트 릴레이(40)의 코일에 인가된다.
따라서, 스타트 릴레이(40)의 코일에 기전력이 발생되어 오프 상태의 내부 접점을 스위칭 온 시키므로 42V의 배터리(10) 전압이 LMU(50)에 엔진 시동 요구의 신호로 인가된다.
이때, LMU(50)는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 스타트 릴레이(40)의 접점을 통해 공급되는 배터리(10)의 전압을 저항(R1)(R2)과 콘덴서(C1)에 의해 평활된 다음 포토 커플러(51)에 공급되어 포트 커플러(51)를 스위칭 온 시켜 엔진 시동 요구의 정보를 MCU(60)측에 인가한다.
따라서, MCU(60)는 엔진 시동 요구에 따라 IGS(70)를 제어하여 엔진(80)의 시동을 온하여 준다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 하이브리드 전기자동차의 엔진 시동을 IGS 통해 수행함으로써 기동 성능을 향상시키고, 시동 온 상태에서 발전 효율을 향상시키며, 단순한 시동 장치의 구조로 제품의 경량화 및 단순화를 제공한다.

Claims (2)

  1. 각 부하에 전원 공급을 연결하는 이그니션 스위치와;
    변속단을 선택하는 시프트 레버와;
    상기 시프트 레버가 'P' 또는 'N' 레인지에 위치되어 있는 상태에서 이그니션 스위치가 스타트 위치로 트리거 될 시 스위칭 온 되는 스타트 릴레이와;
    상기 스타트 릴레이의 스위칭 온으로 배터리 전압이 공급되면 엔진 시동 요구로 판단하여 그에 대한 제어신호를 출력하는 LMU와;
    상기 LMU에서 인가되는 시동 요구 제어신호에 따라 모터를 제어하는 MCU와;
    상기 MCU에서 인가되는 제어신호에 따라 기동되어 엔진 시동을 온 시키는 IGS를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 엔진 시동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LMU는 스타트 릴레이를 통해 공급되는 전압을 평활하는 저항(R1)(R2) 및 콘덴서(C1)와;
    상기 평활되어 인가되는 신호에 따라 스위칭 되는 포터 커플러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 엔진 시동장치.
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