KR20040017663A - 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터를 구동하여 엔진을 시동하는 방식의 하이브리드 전기 차량에서 엔진 시동 상태를 정확하게 판단하여 엔진 정속성을 향상시킬 수 있으며, 정확한 모터 제어를 할 수 있는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법에 관한 것이다. 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기 차량의 엔진 회전수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 엔진 회전수와 설정된 목표 엔진 회전수를 비교하는 단계와; 상기 비교된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수 이상이면 모터 토크를 "0" 토크가 되도록 제어하는 단계와; 모터 토크와 설정된 엔진 시동 판정 토크를 비교하는 단계와; 상기 비교되는 모터 토크와 설정된 엔진 시동 판정 토크의 차이에 따라 엔진 시동 성공상태 여부를 판정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법{ENGINE STARTING DETERMINATION METHOD OF HYBRID ELECTRICAL VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 전기 차량에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법에 관한 것이다.
통상적으로, 하이브리드 전기 차량(HEV ; Hybrid Electrical Vehicle)은 엔진 시동 조건에 따라 모터(Motor) 시동 방식과 스타터(Starter) 시동 방식으로 구분된다.
모터 시동 방식은 엔진 시동 장치로 모터를 사용하며, 구동 전원은 144V 메인 배터리를 사용하며, 안정된 엔진 시동, 빠른 엔진 회전수(RPM) 상승 및 부드러운 엔진 시동 등의 특징이 있다.
스타터 시동 방식은 엔진 시동 장치로 스타터를 사용하며, 구동 전원은 12V 보조 배터리를 사용한다.
한편, 하이브리드 전기 차량에는 아이들 스톱 기능을 사용한다.
아이들 스톱 기능은 엔진 아이들(Idle)시 연료 절약을 위해 엔진 시동을 오프(Off) 시키는 기능이다.
아이들 스톱 기능은 차속이 "0", 브레이크 페달 답입상태(브레이크 스위치 온(On), 가속 페달 답입하지 않은 상태(가속 페달 스위치 오프(Off))의 조건을 만족한 상태에서 이루어진다.
차량 주행을 위해 아이들 스톱 해제시에는 브레이크 페달 답입상태를 해제하거나, 가속 페달을 답입한다.
즉, 브레이크 스위치가 온(On)되거나, 가속 페달 스위치가 오프(Off)된 상태이면 아이들 스톱 기능은 해제된다.
이때는 점화 키를 사용하지 않아도 자동으로 엔진 시동상태를 유지하게 된다.
그러나, 하이브리드 전기 차량에서 위와 같은 모터에 의한 엔진 시동방법은 도 1에 도시된 바와 같이 엔진 회전수가 목표 엔진 회전수에 도달할 때까지 정(+)토크를 가하다가 목표 엔진 회전수에 도달하면 모터 토크를 "0"으로 만드는 것이었다.(S110~S114)
도 2를 참조하면, 모터를 구동하여 엔진을 시동할 경우 모터 토크가 발생함에 따라 이를 제어 시간(t)에 따라 발생량을 조절한다.
예를 들어, 엔진 회전수가 목표 엔진 회전수에 도달할 때까지 목표 엔진 회전수와 현재 엔진 회전수의 차에 비례하여 모터 토크를 발생시킨다.
즉, 엔진 회전수가 200-300rpm에 이르면 모터 토크를 감소시키다가 이후 500-600rpm정도에서 거의 모든 입력 모터 토크를 제거한다.
이때, 모터 토크를 "0(Zero)"토크가 발생하도록 제어하더라도 엔진 점화시 회전의 탄력에 의해 엔진 회전수는 800RPM 이상까지 상승하게 된다.
이러한 상태에서 엔진 시동이 정상적으로 이루어졌는지를 판정하는 엔진 시동 판정 로직은 엔진 회전수가 시동 판정 엔진 회전수(약 800RPM) 이상이 되었는지를 판단한다.(S116~S120)
이때, 최고점에 해당하는 엔진 속도는 900~1,000RPM이 된다.
그러나, 엔진 점화가 상대적으로 낮은 엔진 회전수 영역에서 이루어지기 때문에 더 이상 기존의 방법처럼 엔진 회전수만으로 엔진 시동 판정을 할 수가 없다.
위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 엔진 점화가 이루어지지 않더라도 모터의 회전 관성에 의해 엔진 회전수가 700~800RPM까지 상승하기 때문에 엔진 회전수만으로 엔진 시동 판정을 하게되면, 부정확한 엔진 시동 판정 결과를 얻을 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 모터를 구동하여 엔진을 시동하는 방식의 하이브리드 전기 차량에서 엔진 시동 상태를 정확하게 판단하여 엔진 정속성을 향상시킬 수 있으며, 정확한 모터 제어를 할 수 있는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법을 도시한 흐름도.
도 2는 종래 기술에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정시 모터 토크와 엔진 회전수와의 관계를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정시 모터 토크와 엔진 회전수와의 관계를 도시한 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기 차량의 엔진 회전수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 엔진 회전수와 설정된 목표 엔진 회전수를 비교하는 단계와; 상기 비교된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수 이상이면 모터 토크를 "0" 토크가 되도록 제어하는 단계와; 모터 토크와 설정된 엔진 시동 판정 토크를 비교하는 단계와; 상기 비교되는 모터 토크와 설정된 엔진 시동 판정 토크의 차이에 따라 엔진 시동 성공상태 여부를 판정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법을 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예는 엔진 회전수 검출센서로부터 입력되는 엔진 회전수 등과 같이 엔진 구동에 관련된 정보를 입력받아 엔진의 동작을 전반적으로 제어하는 엔진 제어부(ECU ; Engine Control Unit)와, 모터의 구동상태를 제어하는 모터 제어부(MCU ; Motor Control Unit)와, 엔진 제어부 및 모터 제어부와 해당되는 통신 채널(CAN 통신)을 통해 관련 데이터 정보를 교환하며 하이브리드 전기 차량의 전반적인 제어동작을 수행하는 하이브리드 제어부(HCU ; Hybrid Control Unit)를 포함하여 구성한다.
상기와 같은 구성에서 하이브리드 제어부(HCU)는 엔진 제어부(ECU)로부터 엔진 회전수에 관련된 정보를 입력받으며, 별도로 구성되는 메모리부에 저장된 목표 엔진 회전수를 독출하여 입력된 엔진 회전수와 비교하고, 비교된 결과에 따라 모터 구동이 되도록 모터 제어부로 관련 데이터 정보를 공급한다.
또한, 하이브리드 제어부(HCU)는 제어되는 모터의 출력을 검출하여 검출된 모터 토크와 메모리부에 저장된 엔진 시동 판정 토크의 차이에 따라 엔진 시동 성공상태 여부를 판정한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 제어부(HCU)는 모터 토크가 설정된 엔진 시동 판정 토크 이하이면 엔진 시동 성공상태로 판정함을 가정한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법을 도시한 흐름도이다.
하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법에 있어서, 엔진 시동이 시작된 상태이면 엔진 제어부(ECU)는 엔진 회전수 검출센서로부터 하이브리드 전기 차량의 엔진 회전수를 검출한다.
이때 검출된 엔진 회전수에 관련된 정보는 캔(CAN) 통신 채널을 통해 하이브리드 제어부(HCU)로 입력된다.
하이브리드 제어부(HCU)는 엔진 제어부(ECU)로부터 입력된 정보를 분석한다.
즉, 검출된 엔진 회전수와 메모리부로부터 독출된 목표 엔진 회전수를 비교한다.
이어서, 하이브리드 제어부(HCU)는 비교된 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 차이에 따라 모터 제어부(MCU)를 통해 모터로 해당되는 구동 제어신호를 공급한다.
예를 들면, 하이브리드 제어부(HCU)는 도 3의 (S310)에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수에 도달할 때까지 목표 엔진 회전수와 검출된 엔진 회전수의 차이에 비례하여 모터 토크를 발생시킨다.
하이브리드 제어부(HCU)는 (S310)에서 검출된 엔진 회전수가 목표 엔진 회전수와 같으면, (S312)으로 진행하여 모터 토크를 제로(Zero)(0) 토크가 발생하도록 해당되는 모터 토크 제어동작을 수행한다.
한편, 하이브리드 제어부(HCU)는 (S310)에서 검출된 엔진 회전수가 목표 엔진 회전수와 같지 않으면, (S314)으로 진행한다.
(S314)에서 하이브리드 제어부(HCU)는 모터 토크를 정(+) 토크가 발생하도록해당되는 모터 토크 제어동작을 수행한다.
이와 같은 상태에서 하이브리드 제어부(HCU)는 제어되는 모터의 출력을 검출하여 검출된 모터 토크와 메모리부에 저장된 엔진 시동 판정 토크의 차이에 따라 엔진 시동 성공상태 여부를 판정한다.(S316~S320)
예를 들어, 하이브리드 제어부(HCU)는 전술한 (S316)에서 모터 토크가 설정된 엔진 시동 판정 토크 이하이면 (S318)으로 진행하여 엔진 시동 성공상태로 판정한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동시 모터 토크와 엔진 회전수와의 관계를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 현재 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수가 같아진 후 엔진의 회전 탄력에 의해 엔진 회전수가 비교적 낮은 영역인 500~600RPM인 경우 모터에서 부(-) 토크를 발생하도록 제어됨을 알 수 있다.
이와 같이 모터로부터 발생하는 부(-) 토크는 엔진 회전수의 상승을 억제하게 되며, 낮은 엔진 회전수에서의 엔진 시동으로 인해 차량의 진동과 소음을 감소시키는 특징이 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 모터에 의한 엔진 시동방법은 엔진 회전수가 500~600RPM에 도달할 때까지 모터 토크를 정(+) 토크가 발생하도록 제어하다가, 가해진 모터 토크 및 엔진 점화에 의한 회전 탄력으로 엔진 회전수가 목표 엔진 회전수를 넘어서게 되면 반대로 모터 토크를 부(-) 토크가 발생하도록 제어함으로써 엔진 회전수를 최대한 낮게 유지한다.
만약, 엔진 점화가 제대로 이루어지지 않는다면 부(-) 토크가 가해지지 않는다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시동 판정방법은 모터로부터 부(-) 토크를 측정하여 일정한 부(-) 토크가 발생할 경우 엔진의 시동이 성공했음을 판정하는 것이다.
이때, 모터로부터 측정된 부(-) 토크와 비교할 엔진 시동 판정 토크 값을 적절히 설정함으로써 엔진 점화에 의한 회전 관성을 감소시켜줄 모터 토크량을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법은 정(+) 토크만 가하는 기존의 엔진 시동 로직에 비해 낮은 엔진 속도를 유지하여 엔진 정속성을 향상시킬 수 있으며, 엔진 진동을 감소시킬 수 있다.
또한, 부(-) 토크를 가하여 엔진 회전수 상승을 억제하더라도 엔진 시동 성공 여부를 정확하고 신속하게 판단함으로써 정확한 모터 제어를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법에 있어서,
    상기 하이브리드 전기 차량의 엔진 회전수를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 엔진 회전수와 설정된 목표 엔진 회전수를 비교하는 단계와;
    상기 비교된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수 이상이면 모터 토크를 "0" 토크가 되도록 제어하는 단계와;
    모터 토크와 설정된 엔진 시동 판정 토크를 비교하는 단계와;
    상기 비교되는 모터 토크와 설정된 엔진 시동 판정 토크의 차이에 따라 엔진 시동 성공상태 여부를 판정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔진 시동 성공상태 여부를 판정하는 단계는 상기 모터 토크가 설정된 엔진 시동 판정 토크 이하이면 엔진 시동 성공상태로 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 엔진 시동 판정방법.
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