KR20060068801A

KR20060068801A - 알터네이터 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060068801A
Application number: KR1020040107672A
Authority: KR
Inventors: 전종익
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-21
Also published as: KR100999605B1

Abstract

엔진 부하를 저감 제어하는 장치로, 극한조건에서 엔진에 부하로 작용하는 알터네이터(Alternator)의 발전 동작을 제어하여 엔진의 여유 토크가 구동이나 부하대응에 이용되도록 하는 것이다.

엔진의 시동 온이 요구되면 운행지역의 환경정보와 차량의 상태정보를 검출하고, 운행지역의 환경정보에서 대기압이 설정된 기준 압력 이하를 유지하면 흡기온 및 냉각수온의 조건에 관계없이 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 차단 제어하며, 대기압이 설정된 기준압력 이상이고, 흡기온이 설정된 기준온도 이하이고 냉각수의 온도가 기준온도 이하이면 상기 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 차단 제어한다.

그리고, 대기압이 기준압력 이상이거나 흡기온이 설정된 기준온도 이상 혹은 흡기온이 설정된 기준온도 이하이나 냉각수온이 기준온도 이상이면 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 그대로 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

알터네이터, 자화, 대기압 조건, 흡기온 및 냉각수온 조건

Description

알터네이터 제어장치 및 방법{ALTERNATOR CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 알터네이터 제어장치에 대한 실시예의 구성도.

도 2는 본 발명에 따라 알터네이터 제어를 실행하는 실시예의 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 알터네이터 11 ; 고정자

12 ; 회전자 13 ; 정류부

14 ; 레귤레이터 20 ; ECU

30 ; 제어 스위치 Lo1 - Lo3 ; 부하

본 발명은 엔진 부하를 저감 제어하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 극한조건에서 엔진에 부하로 작용하는 알터네이터(Alternator)의 발전 동작을 제어하여 엔진의 여유 토크가 구동이나 부하대응에 이용되도록 하는 알터네이터 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

차량에는 전압 발전장치로 알터네이터를 적용하고 있는데, 알터네이터는 엔 진의 출력축과 벨트를 통해 연결되어 엔진의 동력에 의해 전압을 발전한다.

이와 같은 알터네이터는 통상적으로 전장 부하에 따라 발전량이 조절되는 부하 응답형 알터네이터로 설정된 일정 RPM, 즉 엔진의 시동 온에 따른 크랭킹으로 대략 500RPM에서 자화되어 전압 발전을 수행하며, 발전 전압을 배터리에 충전 전압으로 공급함과 동시에 각종 전장 부하에 동작 전원으로 공급한다.

이와 같이 알터네이터가 설정된 일정 RPM에서 자화되어 전압 발전을 수행하는 경우 동력을 전달받는 엔진에 상대적인 부하로 작용하게 된다.

따라서, 동절기의 냉시동 조건이나 고산지역에서의 저압 조건에서 시동성을 저하시키게 되는 문제점을 발생시킨다.

또한, 냉시동 조건이나 저압의 조건에서 엔진 시동 직후에 변속단을 "N" 레인지에서 "D" 레인지로 변속하는 경우 급격한 부하의 변동에 의해 엔진 RPM의 드롭(Drop)이 발생하며, 심한 경우 엔진 스톨(Stall)을 발생시키는 문제점이 있다.

특히, 디젤엔진의 경우 냉시동 조건이나 저압의 조건에서 연소효율이 떨어짐에 따라 토크가 낮음으로 인하여 알터네이터의 자화에 따른 발전을 엔진의 토크를 더욱더 저하시키는 문제점으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 냉간 상태에서의 초기 시동시 혹은 대기압이 낮은 고지에서의 초기 시동시 엔진에 부하로 작용하는 알터네이터의 자화가 발생되지 않도록 하여, 초기 시동조건에서의 여유 토크를 구동이나 부하 대응에 이용될 수 있도록 함으로써, 엔진 시동성의 향 상과 아이들 부하의 안정성을 제공하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진의 동력에 의해 설정된 일정 RPM에서 자화되어 설정된 전압을 발전하는 알터네이터와; 운행되는 지역의 환경정보(대기압, 흡기온)과 차량의 상태정보(냉각수온, 엔진 회전수)를 판독하여 극한지역에의 냉시동인지 혹은 고산지역에서의 시동인지를 판단하여 알터네이터의 자화 여부를 제어하는 ECU 및; 상기 ECU의 제어에 작동되어 알터네이터가 자화되는 것을 차단하거나 유지되도록 스위칭 하는 것으로, 알터네이터의 부하 감지단자(LS)를 활성화 혹은 비활성화시키는 제어스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 엔진의 시동 온이 요구되면 운행지역의 환경정보와 차량의 상태정보를 검출하는 과정과; 상기 검출되는 운행지역의 환경정보에서 대기압이 설정된 기준 압력 이하를 유지하는지 판단하는 과정과; 대기압이 설정된 기준압력 이하를 유지하면 흡기온 및 냉각수온의 조건에 관계없이 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 차단 제어하는 과정과; 대기압이 설정된 기준압력 이상이면 흡기온이 설정된 기준온도 이하인지를 판단하는 과정과; 상기 흡기온이 설정된 기준온도 이하이면 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 이하인지를 판단하는 과정과; 상기 흡기온이 설정된 기준온도 이하이고 냉각수의 온도가 기준온도 이하이면 상기 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 차단 제어하는 과정과; 상기 대기압이 기준압력 이상이거나 흡기온이 설정된 기준온도 이상 혹은 흡기온이 설정된 기준온도 이하이나 냉각수온이 기준온도 이상이면 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 그대로 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 알터네이터 제어장치는, 알터네이터(10)와, ECU(Electric Control Unit ; 20), 제어 스위치(30), 차량에 적용되는 다수개의 부하(Lo1-Lo3) 및 상기 부하 선택 스위치(S1-S3)를 포함하여 구성된다.

상기의 알터네이터(10)는 엔진의 동력에 의해 설정된 전압을 발전하는 고정자(11) 및 회전자(12)와, 상기 고정자(11) 및 회전자(12)에 의해 발생된 전압을 정류하는 복수개의 다이오드로 구성되는 정류부(13)와, 상기 정류부(13)에서 인가되는 전압을 설정된 전압으로 형성하는 레귤레이터(14)를 포함하여 구성된다.

ECU(20)는 운행되는 지역의 대기압, 냉각수온, 흡기온, 엔진 회전수 등의 정보를 판독하여 운행되는 지역 및 엔진의 초기 시동 조건이 냉시동 인지, 극한지역에의 시동인지 혹은 고산지역에서의 시동인지를 판단하여, 알터네이터(10)의 자화 여부를 제어한다.

즉, 극한지역 및 고산지역, 냉시동의 조건에서 엔진에 상대적으로 부하로 작용되는 알터네이터의 자화가 발생되지 않도록 하고, 엔진 시동 후 엔진 회전수와 배터리 전압 및 냉각수의 온도가 설정된 조건을 만족하는 경우 차단 제어한 알터네이터(10)의 자화가 발생되도록 한다.

제어 스위치(30)는 상기 ECU(20)의 제어에 작동되어 알터네이터(10)가 자화되는 것을 차단하거나 유지되도록 스위칭 하는 것으로, 알터네이터(10)의 부하 감지단자(LS)에 연결된다.

또한, 차량에 적용되는 다수개의 부하(Lo1-Lo3)는 알터네이터(10)의 전압 출력단자(B)에 연결되는 부하 선택 스위치(S1-S3)를 통해 접속되어, 엔진 시동이 오프 되어 있는 상태에서는 배터리(BA)로부터 필요 전원을 공급받고, 엔진 시동이 온을 유지하는 상태에서는 알터네이터(10)의 전압 출력단자(B)로부터 전원을 공급받아 작동된다.

또한, 각 부하(Lo1-Lo3)에서 요구되는 전압이 알터네이터(10)의 발전 전압을 초과하는 상태에서는 배터리(BA)가 부하(Lo1-Lo3) 전원을 분담한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명에서 냉간 시동시 혹은 고산지역에서 알터네이터의 자화를 제어하여 엔진 부하를 저감 제어하는 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도시되지 않은 이그니션 키에 의한 접점의 선택으로 초기 시동 요구가 검출되면 ECU(20)는 도시되지 않은 각종 센서로부터 차량의 상태 및 운행되는 지역의 환경정보를 검출한다(S201).

즉, 도시되지 않은 대기압 센서로부터 대기압을 검출하고, 도시되지 않은 수온센서로부터 냉각수의 온도를 검출하며, 도시되지 않은 흡기온 센서로부터 연소실로 흡입되는 공기의 온도를 검출한다.

이후, 상기 검출되는 대기압이 설정된 기준압력, 예를 들어 800hpa 이하의 조건을 유지하고 있는지를 판단한다(S202).

상기 S202의 판단에서 대기압이 설정된 기준압력, 예를 들어 800hpa 이하를 유지하고 있는 상태로 판단되면 2000M 이상의 고지 운행으로 판단하여 흡기온 및 냉각수의 온도에 관계없이 제어 스위치(30)의 접점을 오프시켜 알터네이터(10)의 부하 감지 단자(LS)를 비활성화의 상태로 유지하여 준다(S206).

따라서, 엔진의 동력에 의해 구동되는 회전자(12)가 설정된 일정 RPM에 도달하더라고, 발전을 위한 자화가 이루어지지 않도록 함으로써, 발전으로 인하여 엔진에 상대적으로 미치는 부하가 발생되지 않도록 하여 엔진 시동성 및 아이들 부하의 안정성이 유지되도록 한다.

또한, 상기 S202의 판단에서 대기압이 설정된 기준압력, 예를 들어 800hpa 이상을 유지하는 환경으로 판단되면 연소실로 흡입되는 공기의 온도가 설정된 기준온도, 예를들어 -15℃ 이하인지를 판단한다(S203).

상기 S203의 판단에서 흡기온도가 설정된 기준온도 이상을 유지하는 상태로 판단되면 제어 스위치(30)의 접점을 온으로 유지하여 알터네이터(10)의 부하 감지단자(LS)를 활성화의 상태로 유지함으로써, 알터네이터(10)의 발전이 수행되도록 한다(S205).

그러나, S203의 판단에서 흡기온도가 설정된 기준온도 이하를 유지하는 상태이면 냉각수의 온도가 안정된 시동성을 확보할 수 있는 설정된 기준온도 이하를 유지하고 있는지를 판단한다(S204).

상기 S204의 판단에서 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 이상을 유지하고 있 는 상태이면 흡기온도가 설정된 기준온도 이하를 유지하는 조건이더라도, 냉각수의 온도가 안정된 시동성을 확보할 수 있는 조건이므로, 제어 스위치(30)의 접점을 온으로 유지하여 알터네이터(10)의 부하 감지단자(LS)를 활성화의 상태로 유지함으로써, 알터네이터(10)의 발전이 수행되도록 한다(S205).

그러나, 상기 S204의 판단에서 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 이하이면 흡기온도가 기준온도 이하이고, 냉각수의 온도 역시 설정된 기준온도 이하이므로, 안정된 시동성이 확보될 수 없는 상태로 판단하여, 제어 스위치(30)의 접점을 오프시켜 알터네이터(10)의 부하 감지 단자(LS)를 비활성화의 상태로 유지하여 준다(S206).

상기한 바와 같이 대기압의 조건, 흡기온도, 냉각수의 온도 조건에 따라 알터네이터(10)의 부하감지 단자(LS)를 비활성화로 제어하여 알터네이터(10)의 자화가 발생되지 않도록 제어하는 상태에서 설정된 일정시간이 경과되었는지를 판단하여(S207), 설정된 시간이 경과되었으면 알터네이터(10) 부하감지 단자(LS)의 활성화의 복구 조건을 만족하는지 판단한다(S208).

상기 S208에서 활성화 복구 조건을 만족하면 제어 스위치(30)의 접점을 온으로 제어하여 알터네이터(10)의 자화를 통해 정상적인 발전이 이루어질 수 있도록 한다(S205).

상기 알터네이터(10) 부하감지 단자(LS)의 활성화 복구 조건은 냉각수온이 일정 온도 이상으로 상승되었고, 차량의 발진으로 엔진 회전수가 설정된 기준 회전수 이상을 유지하는 조건이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 극한지역 및 고지지역에서의 시동시 엔진에 부하로 작용하는 알터네이터의 자화가 발생되지 않도록 제어함으로써, 안정된 시동성 및 아이들 회전수의 안정성을 제공한다.

Claims

엔진의 동력에 의해 설정된 일정 RPM에서 자화되어 설정된 전압을 발전하는 알터네이터와;

운행되는 지역의 환경정보(대기압, 흡기온)과 차량의 상태정보(냉각수온, 엔진 회전수)를 판독하여 극한지역에의 냉시동인지 혹은 고산지역에서의 시동인지를 판단하여 알터네이터의 자화 여부를 제어하는 ECU 및;

상기 ECU의 제어에 작동되어 알터네이터가 자화되는 것을 차단하거나 유지되도록 스위칭 하는 것으로, 알터네이터의 부하 감지단자(LS)를 활성화 혹은 비활성화시키는 제어스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 ECU는 극한지역 및 고산지역의 냉시동 조건에서 엔진에 상대적으로 부하로 작용되는 알터네이터의 자화가 발생되지 않도록 제어하고, 엔진 시동후 엔진 회전수와 배터리 전압 및 냉각수온이 설정된 조건을 만족하는 경우 알터네이터의 자화를 활성화 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어장치.
엔진의 시동 온이 요구되면 운행지역의 환경정보와 차량의 상태정보를 검출하는 과정과;

상기 검출되는 운행지역의 환경정보에서 대기압이 설정된 기준 압력 이하를 유지하는지 판단하는 과정과;

대기압이 설정된 기준압력 이하를 유지하면 흡기온 및 냉각수온의 조건에 관계없이 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 차단 제어하는 과정과;

대기압이 설정된 기준압력 이상이면 흡기온이 설정된 기준온도 이하인지를 판단하는 과정과;

상기 흡기온이 설정된 기준온도 이상이면 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 이하인지를 판단하는 과정과;

상기 흡기온이 설정된 기준온도 이상이고 냉각수의 온도가 기준온도 이하이면 상기 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 차단 제어하는 과정과;

상기 대기압이 기준압력 이상이거나 흡기온이 설정된 기준온도 이상 혹은 흡기온이 설정된 기준온도 이하이나 냉각수온이 기준온도 이상이면 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 그대로 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 엔진 시동 온에 따른 크랭킹으로 알터네이터가 설정된 RPM에서 자화되는 것을 차단하는 대기압의 조건을 800pha로 설정하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 알터네이터가 자화되는 것을 차단 제어하는 상태에서 엔진 시동후 설정된 일정시간이 경과하였거나 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상이면 알터네이터의 자화 차단 제어를 해제하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 알터네이터가 자화되는 것을 차단 제어하는 상태에서 엔진 시동 후 무부하 가속 혹은 발진 가속으로 엔진이 설정된 기준 RPM 이상으로 검출되는 경우 알터네이터의 자화 차단 제어를 해제하는 것을 특징으로 하는 알터네이터 제어방법.