KR20040108172A - Method for monitoring belt abnormality in belt-driven parallel Hybrid Electric Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 벨트 구동 병렬형 하이브리드 전기 차량(Hybrid electric vehicle, 이하 HEV라고 함.)의 벨트 이상 감지 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 벨트구동 병렬형 HEV에서 엔진의 회전속도와 ISG(integrated starter generator)의 회전속도를 비교하여 일정 에러 범위 이상일 경우에 이를 감지하여 운전자에게 알림으로써, 벨트의 장력 이상이나 벨트에 연결된 기기의 동작 이상 유무를 미리 점검할 수 있도록 하는 벨트이상 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a belt fault detection method of a belt driven parallel hybrid electric vehicle (HEV), and more particularly, to an engine start speed and an integrated starter generator (ISG) in a belt driven parallel HEV. The present invention relates to a method for detecting a belt abnormality that allows the driver to detect the abnormality of the belt tension or the operation of a device connected to the belt in advance by detecting when the error is over a certain error range by comparing the rotation speed.
자동차 산업에 있어 요구되는 장래 기술의 하나로서 지구 온난화, 석유화, 석유자원 고갈 및, 도심의 대기 환경 악화 등에 대처하기 위해 고효율화 및 저공해화를 실현시킬 수 있는 차량의 개발이 절실히 요구되고 있다.As one of the future technologies required in the automotive industry, there is an urgent need for the development of vehicles capable of realizing high efficiency and low pollution in order to cope with global warming, petroleum, depletion of petroleum resources, and deterioration of the atmospheric environment in the city.
이러한 요구에 따라 차량의 연비를 기존 차량에 비해 크게 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 자동차에 대한 개발이 상당한 진척을 가져오고 있다. 통상적으로, 하이브리드 전기 차량(HEV ; Hybrid Electric Vehicle)은 가솔린 차량의 기술과 전기 차량의 기술을 적절히 조합한 차량 형태로 구성된다.With these demands, the development of hybrid electric vehicles that can significantly improve the fuel economy of the vehicle compared to the existing vehicles has been making significant progress. Typically, a hybrid electric vehicle (HEV) is configured in the form of a vehicle that appropriately combines the technology of a gasoline vehicle with the technology of an electric vehicle.
HEV는 동력원의 사용 방법에 따라 다양한 구조와 주행 방법을 가지는데, 그 중에 가장 널리 개발되고 있는 대표적인 형태의 HEV는 병렬형 하이브리드 전기 차량(Parallel Hybrid Electric Vehicle), 직렬형 하이브리드 전기 차량(Series Hybrid Electric Vehicle)이며, 본 발명은 병렬형 HEV에 대한 것이다.HEV has various structures and driving methods according to the method of use of the power source, and the most popular type of HEV is the parallel hybrid electric vehicle and the series hybrid electric vehicle. Vehicle, and the present invention relates to a parallel HEV.
병렬형 HEV는 일반적인 전기 차량과 마찬가지로 모터와 축전지를 동력원으로 이용하여 차량을 구동시키며 동시에 또는 독립적으로 엔진, 가스 터빈 등의 내연기관을 직접 구동시킨다.The parallel HEV, like a general electric vehicle, uses a motor and a battery as a power source to drive the vehicle and simultaneously or independently drives an internal combustion engine such as an engine or a gas turbine.
HEV는 하이브리드 모드시에는 엔진은 정지되고 순수한 배터리 힘으로 트랙션 모터에 전류를 가해 차량을 구동한다. 따라서, HEV는 일반적인 가솔린 차량에 비해훨씬 낮은 수준의 배기가스를 방출하고 좋은 연비를 가질 수 있으며, 전기 차량에 비해서는 훨씬 긴 주행거리를 갖는 장점이 있다.In hybrid mode, the HEV stops the engine and energizes the traction motor with pure battery power. Therefore, HEV emits much lower levels of exhaust gas and has better fuel economy than general gasoline vehicles, and has an advantage of having a much longer mileage than an electric vehicle.
HEV에서는 일반적으로 엔진에 동기발전기(alternator), 펌프, 에어콘 등이 벨트로 구동되도록 연결되어 있다. 그러나, 상기 벨트는 장기간의 사용 등으로 인해 장력이 저하되고 이로 인해 벨트와 풀리사이의 미끌어짐이 발생하기도 하며 그 벨트에 연결된 각종 기기들의 오동작의 원인이 되기도 한다.In HEVs, synchronous generators, pumps, and air conditioners are typically connected to the engine by belts. However, the belt has a low tension due to long-term use and the like, which may cause slippage between the belt and the pulley and cause malfunction of various devices connected to the belt.
지금까지는 이 벨트의 이상유무를 확인하기 위해서는 본네트를 열어 벨트의 장력을 점검하거나 벨트에 연결된 기기의 동작이 잘 되고 있는지를 점검함으로써 간접적으로 이를 확인하는 방법을 이용하고 있었다.Until now, in order to check the abnormality of the belt, it has been indirectly checked by opening the bonnet to check the tension of the belt or checking whether the equipment connected to the belt is working properly.
그러나, 이와같이 간접적으로 벨트의 이상유무를 확인하는 방법은 차량의 구조 등에 대해 해박한 지식을 가지고 있는 운전자나 할 수 있는 것이며, 설사 이를 확인할 수 있다고 하더라도 그 시기가 이미 늦어 교체시기를 넘기게 되는 경우가 많았다. 또한, 벨트를 자동점검하기 위해 추가 시스템을 설치하는 것도 생각해 볼 수 있으나, 이 경우에는 추가시스템 설치에 따른 소요비용이 많이 들어 실용성이 없는 것이었다.However, the method of indirectly checking the abnormality of the belt can be performed by a driver who has a great knowledge of the structure of the vehicle, and even if it can be confirmed, the time is already late and the replacement time is passed. There were a lot. In addition, it is conceivable to install an additional system to automatically check the belt, but in this case, it was not practical due to the high cost of installing the additional system.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 HEV에서 벨트의 이상을 자동 점검할 수 있는 알고리즘을 개발하여, 벨트 이상을 점검하기 위한 추가 시스템을 구비하지 아니 하고도 벨트의 장력 이상이나 벨트에 연결된 기기의 이상 동작등을 손쉽게 점검하여 확인할 수 있는 벨트 이상 자동 감지방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to develop an algorithm that can automatically check the abnormality of the belt in the HEV, without having an additional system for checking the abnormality of the belt, the tension of the belt or the equipment connected to the belt The present invention provides a method for automatically detecting a belt abnormality that can be easily checked and checked for abnormal operation.
도 1은 벨트 구동 병렬형 하이브리드 전기 차량의 시스템을 도시한 것이다.1 shows a system of a belt driven parallel hybrid electric vehicle.
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 벨트 이상 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a belt abnormality detection method according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101 : 벨트 102 : 엔진 크랭크축 풀리101 belt 102 engine crankshaft pulley
103 : ISG(integrated starter generator) 풀리103: integrated starter generator (ISG) pulley
104 : 에어콘 105 : 파워 스티어링104: air conditioning 105: power steering
106 : 펌프106 pump
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 벨트 구동 병렬형 하이브리드 전기 차량에 있어서, (a) 전자제어장치가 엔진 전자제어장치로부터 엔진의 회전속도를 입력받고, 인버터 제어기로부터 ISG의 회전속도를 입력받는 단계와; (b) 상기 전자제어장치가 상기 ISG의 회전속도에 풀리 비율을 곱한 값과 상기 엔진의 회전속도의 차이를 비교하는 단계와; (c) 상기 차이가 일정 에러범위를 초과한 경우에는 단계 (a)로 돌아가 상기 단계를 반복하여, 상기 반복 회수가 연속하여 일정 회수가 되는 경우에는 상기 전자제어장치가 벨트 이상을 경고하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 벨트 이상 자동 감지방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a belt-driven parallel hybrid electric vehicle, (a) the electronic controller receives the rotational speed of the engine from the engine electronic controller, the rotational speed of the ISG from the inverter controller Receiving step; (b) comparing, by the electronic controller, a difference between a rotation speed of the engine and a value obtained by multiplying the rotation speed of the ISG by a pulley ratio; (c) if the difference exceeds a certain error range, return to step (a), and repeat the step; if the number of repetitions is a certain number of times continuously, the electronic controller warns of a belt abnormality. It provides a belt abnormality automatic detection method comprising a.
본 발명에 따른 벨트 이상 자동 감지방법을 단계별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 벨트 구동 병렬형 HEV에서, 먼저 엔진 전자제어장치는 엔진을 제어하기 위해 엔진의 회전속도를 피드백 받아 이를 전자제어장치에 전송하며, 인버터 제어기는 ISG를 제어하기 위하여 ISG의 회전속도를 실시간으로 계산하여 이를 전자제어장치에 전송한다. 상기 전자제어장치는 상기와 같이 엔진 회전속도와 ISG의 회전속도를 입력받아 ISG의 회전속도에 풀리 비율을 곱한 값과 엔진의 회전속도의 차이를 비교하여, 그 차이를 계산하게 된다.Referring to the belt abnormality automatic detection method according to the present invention in more detail step by step as follows. In the belt-driven parallel HEV, the engine electronic controller receives feedback of the engine rotational speed to control the engine and transmits it to the electronic controller. The inverter controller calculates the rotational speed of the ISG in real time to control the ISG. This is transmitted to the electronic controller. The electronic control apparatus receives the engine rotation speed and the rotation speed of the ISG as described above, calculates the difference by comparing the difference between the rotation speed of the ISG and the rotation speed of the engine and the value obtained by multiplying the rotation speed of the ISG.
이 때, 전자제어장치는 상기 차이가 시스템 내에 이미 설정된 일정 에러범위 이하인가의 여부를 판단하여, 만일 상기 에러범위 이내인 경우에는 벨트의 이상에 따른 미끌림 등이 없는 것이므로 본 알고리즘에 따른 모든 단계를 종료한다. 반면, 상기 에러범위를 벗어난 경우에는 처음으로 돌아가 상기 단계를 반복하여, 다시 ISG의 회전속도에 풀리 비율을 곱한 값과 엔진의 회전속도의 차이를 비교하며, 이러한 과정을 계속 반복하게 된다. 이 때, 만일 상기의 회전속도 차이가 일정 에러범위를 초과하는 경우가 연속하여 일정 회수가 되는 경우에는 전자제어장치는 벨트에 이상이 있음을 경고하게 된다.At this time, the electronic controller determines whether the difference is less than or equal to a predetermined error range already set in the system. If the difference is within the error range, there is no slippage due to an abnormality of the belt. Quit. On the other hand, if it is out of the error range, the process returns to the beginning and repeats the above steps, and compares the difference between the engine speed multiplied by the pulley ratio and the engine speed, and repeats the process. At this time, if the above-mentioned rotation speed difference exceeds a certain error range for a certain number of consecutive times, the electronic controller warns that there is an error in the belt.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, and the scope of protection of the present invention is not limited by these examples.
도 1은 벨트 구동 병렬형 HEV 시스템을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 벨트 구동 타입의 경우 ISG와 엔진은 풀리와 벨트(101)로 각각 연결되어 있으며, 에어콘(104), 파워스티어링(105) 및 펌프(106) 등은 벨트에 의해 구동되도록 되어 있다. 여기서, ISG 풀리(103)와 엔진 크랭크축 풀리(102)는 일정한 풀리비율("n")로 회전한다. 즉, ISG 풀리(103)와 엔진크랭크 축 풀리(102)는 그 축의 지름의 차이에 따라 원칙적으로 그 회전속도가 일정 풀리비율만큼 차이가 나게 된다. 만일, 여기서 벨트(101)의 장력에 이상이 있어 각 풀리와 벨트(101) 사이에 미끌림이 발생하게 되면 각각의 풀리(102, 103)의 회전속도의 비는 상기의 풀리비율을 벗어나게 되어 기기이상 등이 발생할 수 있게 되는 것이다.1 shows a belt driven parallel HEV system. As shown, in the case of the belt drive type, the ISG and the engine are connected to the pulley and the belt 101, respectively, and the air conditioner 104, the power steering 105 and the pump 106 are driven by the belt. . Here, the ISG pulley 103 and the engine crankshaft pulley 102 rotate at a constant pulley ratio "n". That is, the ISG pulley 103 and the engine crankshaft pulley 102, in principle, the rotational speed is different by a certain pulley ratio according to the difference in the diameter of the shaft. If there is an abnormality in the tension of the belt 101 and a slip occurs between the pulleys and the belt 101, the ratio of the rotational speeds of the respective pulleys 102 and 103 will be out of the above pulley ratio. And so on.
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 벨트 이상 감지방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.2 is a flowchart illustrating a belt abnormality detection method according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to this, the present invention will be described below.
벨트 구동 병렬형 HEV에서, 엔진 전자제어장치(미도시)는 엔진을 제어하기 위해 엔진의 회전속도(Wen)를 피드백 받으며, 전자제어장치(미도시)는 엔진 전자제어장치로부터 상기의 엔진 회전속도(Wen)를 전송받는다(S201). 이어서, 인버터 제어기(미도시)는 ISG를 제어하기 위하여 ISG의 회전속도(WI)를 실시간으로 계산하며, 전자제어장치는 상기 인버터 제어기로부터 ISG의 회전속도(WI)를 전송받는다(S202). 여기서, 전자제어장치는 ISG의 회전속도를 먼저 전송받은 후 엔진의 회전속도를 전송받을 수도 있다.In a belt driven parallel HEV, the engine electronic controller (not shown) receives feedback of the engine rotation speed W en to control the engine, and the electronic controller (not shown) rotates the engine from the engine electronic controller. The speed W en is received (S201). Subsequently, the inverter controller (not shown) calculates the rotational speed W I of the ISG in real time to control the ISG, and the electronic controller receives the rotational speed W I of the ISG from the inverter controller (S202). . Here, the electronic control device may receive the rotation speed of the engine after receiving the rotation speed of the ISG first.
전자제어장치는 상기에서 전송받은 ISG의 회전속도(WI)에 ISG 풀리(103)와 엔진 크랭크축 풀리(102)의 비율인 풀리비율(pulley ratio)을 곱한 값과, 엔진회전속도(Wen)의 차이를 계산한다. 본 실시예에 있어서는 풀리비율을 "n"으로 설정하였다. 상기와 같은 차이 값을 수식으로 표현하면 다음과 같다.The electronic controller multiplies the rotation speed (W I ) of the ISG received by multiplying the pulley ratio, which is the ratio of the ISG pulley 103 and the engine crankshaft pulley 102, and the engine speed W en. Calculate the difference. In this example, the pulley ratio was set to "n". The difference value as described above is expressed as a formula.
│nWI- Wen│NW I -W en
전자제어장치는 상기에서 계산된 차이 값을 시스템 내에 이미 설정된 에러범위(Wer)와 비교를 하게 된다. 여기서, 상기 차이값을 일정 에러범위와 비교하는 이유는 각 제어기(인버터 제어기, 엔진 전자제어장치)가 측정한 ISG 회전속도(WI)와엔진 회전속도(Wen)는 약간의 자체 에러가 있으며 정확히 동시에 측정된 값이 아닐 수도 있어 측정 시 발생하는 서로 간의 시간 지연을 고려해야 하기 때문이다. 즉, 이상적인 경우는,The electronic controller compares the difference value calculated above with the error range W er already set in the system. Here, the reason for comparing the difference with a certain error range is that the ISG rotational speed (W I ) and the engine rotational speed (W en ) measured by each controller (inverter controller, engine electronic controller) have some self errors. This may not be the same value measured at the same time, because it takes into account the time delay between each other. In other words, in an ideal case,
nWI- Wen= 0nW I -W en = 0
이어야 하지만, 상기와 같이 에러가 있을 수 있으므로,, But there may be an error as above,
│nWI- Wen│≤Wer │nW I - W en │≤W er
일 때, 정상 동작이고 판단할 수 있고, 반대로Is normal operation, can be judged, and vice versa.
│nWI- Wen│＞ Wer │nW I -W en │> W er
일 때에는, 벨트(101)와 각 풀리사이에 미끌어짐이 발생하여 벨트(101)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있는 것이다.In this case, slippage occurs between the belt 101 and each pulley, and it can be determined that the belt 101 has an abnormality.
이와 같이, 전자제어장치는 상기에서 계산된 차이 값을 기설정된 에러범위(Wer)와 비교를 하여(S203), 만일 기설정 에러범위(Wer) 이내인 경우에는 벨트(101)의 이상에 따른 미끌림 등이 없는 것으로 보아 본 알고리즘에 따른 모든 단계를 종료하게 된다(S104).In this way, the electronic control device is at least of the group the difference value set error range, the comparison with the (W er) (S203), has the belt 101 when the ten thousand and one group set within the error range (W er) calculated by the Since there is no slip, etc., all steps according to the present algorithm are ended (S104).
반면에, 상기 차이값이 기설정 에러범위(Wer)를 벗어난 경우에는 처음으로 돌아가 다시 상기의 단계들을 반복하여, ISG의 회전수(WI)에 풀리 비율을 곱한 값과 엔진의 회전수(Wen)의 차이를 비교하며, 이러한 과정을 계속 반복하게 된다.On the other hand, if the difference value is out of the preset error range (W er ), go back to the beginning and repeat the above steps again, the value of multiplying the rotation speed W I of the ISG by the pulley ratio and the engine speed ( We compare the difference between W en ) and repeat this process.
이 때, 전자제어장치는 상기의 회전수 차이가 일정 에러범위(Wer) 이상인 경우가 연속하여 일정 "m" 회수가 되는지의 여부를 판단하게 되며(S105), 판단결과 일정 "m" 회수가 되는 경우에는 전자제어장치는 벨트(101)에 이상이 있음을 경고하여 운전자에게 알리게 된다(S106).At this time, the electronic controller determines whether or not the number of revolutions above the predetermined error range W er is a constant "m" number of times (S105). If it is, the electronic controller alerts the driver that there is an error in the belt 101 (S106).
본 발명의 실시예에 따른 알고리즘은 각 제어기 내에서 다른 제어 알고리즘과 연동하여 일정시간 간격으로 상기의 단계들을 수행하게 되며, 이상 발생 감지시에는 연속하여 이상 신호(fault signal)을 발생시켜 운전자에게 벨트이상을 알릴 수 있도록 한다.The algorithm according to the embodiment of the present invention performs the above steps at regular time intervals in conjunction with other control algorithms in each controller, and generates an error signal in succession upon detecting an abnormality, thereby causing a belt to the driver. Let them know about the problem.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, HEV에서 벨트의 이상을 자동 점검하기 위한 추가 시스템을 사용하지 않고도 벨트의 장력 이상이나 벨트에 연결된 기기의 이상 동작 등을 손쉽게 점검하여 확인할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, there is an advantage that it is possible to easily check and confirm the abnormality of the belt or the abnormal operation of the device connected to the belt without using an additional system for automatically checking the abnormality of the belt in the HEV.
Claims (1)
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2003
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |