KR20080054016A - 자동차의 알터네이터 가변제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 알터네이터 가변제어방법에 관한 것으로, 특히 자동차의 알터네이터의 충방전 제어 및 가속모드 조건을 주행상황에 적합하게 가변제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 자동차의 알터네이터 가변제어방법은, 자동차 배터리의 충전상태가 일정한 비율 이상인지를 판단하는 제1단계; 상기 자동차 배터리의 충전상태가 일정한 비율 이상이면 정전압 제어로 구동하고, 그렇지 않으면 정전류 제어로 구동하는 제2단계; 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상이고, 전류 누적값이 0보다 크거나 배터리 충전상태가 일정한 비율 이상인지를 판단하는 제3단계; 상기 제3단계에서 자동차의 주행시간 조건을 만족하고 전류 누적값 또는 배터리 충전상태 조건을 만족하면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 일정한 비율만큼 낮추고 전류 누적값을 0으로 하고, 그렇지 않으면 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상인지를 판단하는 제4단계; 상기 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상이면, 누적 전류값이 0 미만이고 배터리 충전상태가 일정한 비율 미만인지를 판단하는 제5단계; 및 누적 전류값이 0 미만이고 배터리 충전상태가 일정한 비율 미만이면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 일정한 비율만큼 높이고, 상기 누적 전류값과 배터리 충전상태 조건을 만족하지 않으면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 유지하는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 알터네이터 가변제어방법을 제시한다.

알터네이터, 쓰로틀 포지션 센서, 충방전 제어, 가속모드, 전류누적값

Description

자동차의 알터네이터 가변제어방법{The method for controlling the alternator of vehicle variably}

도 1은 종래의 자동차의 전원장치 및 제어계통을 나타낸 모식도이다.

도 2는 본 발명의 자동차의 알터네이터가 구비된 회로도이다.

도 3은 본 발명의 자동차의 알터네이터 가변제어방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 TPS 조건에 따른 가속모드의 진입비율을 나타낸 표이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 배터리 21 : 전자제어장치

22 : 알터네이터 23 : 속도 감지부

24 : 개도 감지부

본 발명은 자동차의 알터네이터 가변제어방법에 관한 것으로, 특히 자동차의 알터네이터의 충방전 제어 및 가속모드 조건을 주행상황에 적합하게 가변제어하는 방법에 관한 것이다.

자동차에는 각종 전기기기가 탑재되어 있고, 그 전원으로서 축전장치 및 발전기가 설치되어 있다. 이 발전기는 자동차의 동력원인 내연기관에 의해 구동된다. 그러나, 최근에는 배기 가스의 저감을 주된 목적으로 연비 향상의 요청이 커지고, 이 요청에 부응하기 위해서 차량이 갖는 운동에너지를 회생시키고 이 회생된 전력을 상기 축전장치에 충전하게 된다. 도 1을 통하여 이에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1은 종래의 자동차의 전원장치 및 제어계통을 나타낸 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(또는 내연기관, 1)의 출력 측에 변속기(2)가 연결되고, 이 변속기(2)로부터 디퍼런셜(3)을 통해 좌우 구동륜(도시 생략)에 토크를 출력하도록 되어 있다.

상기 엔진(1)은 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 또는 천연가스 엔진 등과 같은 연료를 연소하여 토크를 출력하는 동력장치로, 이 출력축(크랭크 샤프트)에는 벨트(4)를 통해 제1발전기인 얼터네이터(alternator, 5)가 연결되어 있다. 이 얼터네이터(5)는 출력전압을 임의의 전압으로 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 얼터네이터(5)에서 발생된 전력을 납 축전지 등으로 이루어진 배터리(예를 들면, 충전전압이 12V인 배터리, 6)에 충전하도록 되어 있다.

이 배터리(6)는 충전되는 경우에는 그 자체가 전기부하가 되고, 방전되는 경우에는 얼터네이터(5)와 함께 제1발전 전원부를 구성한다. 따라서, 이 배터리(6)에는 공조장치인 팬, 각종 라이트, 스타터 모터, 와이퍼나 시트 또는 윈드 등을 구동 시키는 각종 모터 등의 보조기류(또는 전기부하, 7)가 접속되어 있다.

한편, 변속기(2)는 유단식 수동변속기, 자동변속기 또는 무단 자동변속기 등 적절한 구성을 갖는 변속기로서, 그 출력부재로부터 디퍼런셜(3)에 동력을 전달하도록 되어 있다. 따라서, 이 변속기(2)는 엔진(1)에서 디퍼런셜(3)까지의 동력전달계통을 차단하는 뉴트럴상태로 설정할 수 있다. 이 뉴트럴상태에서 구동륜과의 사이에서 토크를 전달할 수 있는 소정의 회전부재에 회생발전기(8)가 연결되어 있다. 이 회전부재를 포함하는 기구가 전동기구에 상당한다.

이 회생발전기(8)는 강제적으로 회전됨으로써 전력을 발생시키도록 구성되어 있다. 따라서, 엔진(1)의 동력으로 자동차가 주행할 때, 이 엔진(1)의 동력 중의 일부를 회생발전기(8)에 부여하여 발전을 행할 수 있을 뿐만 아니라, 자동차가 그 관성력으로 주행할 때에 자동차의 운동에너지 일부를 전력 형태로 회생하도록 되어 있다. 이 회생발전기(8)에서 발생된 교류를 도시하지 않은 인버터에 의해 직류로 변환시켜 커패시터(9)에 충전하도록 구성되어 있다.

커패시터(9)는 정전기 상태에서 전력을 축적하는 축전장치이기 때문에 납 축전지 등의 축전수단과 비교하여 신속하게 다량의 전력을 충/방전할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 이 커패시터(9)는 0~40V 범위의 적절한 전압으로 전력을 축적할 수 있도록 구성되어 있다.

이 커패시터(9)의 방전전력을 제어하기 위한 DC/DC 컨버터(10)가 설치되어 있다. 그리고, 이 DC/DC 컨버터(10)로부터 상기 전기부하(7)로 전력을 선택적으로 공급하도록 구성되어 있다.

즉, 회생발전기(8), 커패시터(9) 및 DC/DC 컨버터(10)가 제2발전 전원부를 구성하고 있다. 따라서, 전기부하(7)에 대하여 복수 개 전원, 구체적으로는 상기 얼터네이터(5) 또는 여기에 배터리(6)를 부가한 제1발전 전원부 및 상기 제2발전 전원부의 2개의 전원부가 설치되어 있다.

그리고, 상기 얼터네이터(5)의 발전전력이나 출력전압 및 제2발전 전원부로부터의 방전량이나 출력전압에 상당하는 상기 DC/DC 컨버터(10)로부터의 방전량이나 출력전압을 제어하기 위한 전자제어장치(ECU, 11)가 설치되어 있다. 이 전자제어장치(11)는 마이크로컴퓨터를 주체로 구성되고, 제어를 위한 데이터로서 상기 커패시터(9)의 충전전압, 충전상태 또는 배터리(6)의 충전상태 등이 입력되어 있다. 또한, 이 전자제어장치(11)는 제어 지령신호로서 DC/DC 컨버터(10)나 얼터네이터(5)를 제어하는 신호, 회생발전기(8)나 인버터를 제어하는 신호 등을 출력하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 자동차의 전원장치 및 제어계통은 자동차 배터리의 충전상태에 따른 연비 향상방법을 제시하지 못하고 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 배터리의 충방전을 저해하지 않으면서 자동차 배터리의 충전상태에 따른 연비 향상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 자동차 배터리의 충전상태가 일정한 비율 이상인지를 판단하는 제1단계; 상기 자동차 배터리의 충전상태가 일정한 비율 이상이면 정전압 제어로 구동하고, 그렇지 않으면 정전류 제어로 구동하는 제2단계; 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상이고, 전류 누적값이 0보다 크거나 배터리 충전상태가 일정한 비율 이상인지를 판단하는 제3단계; 상기 제3단계에서 자동차의 주행시간 조건을 만족하고 전류 누적값 또는 배터리 충전상태 조건을 만족하면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 일정한 비율만큼 낮추고 전류 누적값을 0으로 하고, 그렇지 않으면 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상인지를 판단하는 제4단계; 상기 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상이면, 누적 전류값이 0 미만이고 배터리 충전상태가 일정한 비율 미만인지를 판단하는 제5단계; 및 누적 전류값이 0 미만이고 배터리 충전상태가 일정한 비율 미만이면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 일정한 비율만큼 높이고, 상기 누적 전류값과 배터리 충전상태 조건을 만족하지 않으면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 유지하는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 알터네이터 가변제어방법을 제시한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 통하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 자동차의 알터네이터가 구비된 회로도이다. 도 2에도시된 바와 같이, 에어 작동에 따라 알터네이터의 구동을 제어하는 기존의 전자제어장치(ECU, 21)에는 속도 감지부(23)와 쓰로틀 밸브 개도 감지부(24)를 연결하여 입력되는 데이터에 의해 자동차의 운행상태를 판단하고, 그에 따라 일단이 접지에 접속 된 내부 접지스위치(SW1)를 스위칭하도록 한다.

상기 접지스위치(SW1)의 다른 일단은 제3트랜지스터(TR3)의 베이스단에 접속되어 있으며, 상기 제3트랜지스터(TR3)의 에미터단은 배터리(20)와 제4트랜지스터 (TR4)의 베이스단에 각각 접속되어 있고, 콜렉터단은 알터네이터(22)의 F단자에 접속되어 있다.

한편, 상기 제4트랜지스터(TR4)의 콜렉터단은 배터리(20)와, 알터네이터(22)의 L단자에 접속되어 있는 충전 경고등(LAMP)에 각각 접속되어 있으며, 에미터단은 접지되어 있다.

미설명된 도면부호 R6-R8는 제3 및 제4트랜지스터(TR3, TR4)의 바이어스 저항이며, SW는 점화 스위치이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 전자제어장치(21)가 입력되는 속도감지값과 쓰로틀 밸브 개도 감지값에 의해 자동차의 운전상황을 판단하여 자동차가 급출발시, 가속시 및 등판시에 해당하면 내부 접지스위치(SW1)를 오프시킨다.

이에 따라, 제3트랜지스터(TR3)는 턴오프되어 배터리(20)로부터 알터네이터(22)의 F단자로 인가되는 전류는 차단된다.

한편, 제3트랜지스터(TR3)가 턴오프되면 제4트랜지스터(TR4)의 베이스단에는 전류가 인가됨에 따라 제4트랜지스터(TR4)는 턴온된다. 따라서, 배터리(20)로부터 충전 경고등(LAMP)을 통해 알터네이터(22)의 L단자로 인가되는 전류는 차단되어 알터네이터(22)는 구동을 중지하게 된다.

반면에, 전자제어장치(21)가 속도 감지부(23)와 쓰로틀밸브 개도 감지부(24) 에서 입력되는 데이터에 의해 자동차의 운전상황을 판단하여 자동차가 급출발시, 가속시 및 등판시에 해당되지 않으면 내부 접지스위치(SW1)를 턴온시킨다. 따라서, 제3트랜지스터(TR3)가 턴온되어 배터리(20)의 전류가 알터네이터(22)의 F단자로 인가된다.

한편, 상기 제3트랜지스터(TR3)가 턴온되면 제4트랜지스터(TR4)의 베이스단에는 전류가 인가되지 않으므로 상기 제4트랜지스터(TR4)는 턴오프된다. 따라서, 배터리(20)의 전류가 충전 경고등(LAMP)을 통해 알터네이터(22)의 L단자로 인가된다.

도 3은 본 발명의 자동차의 알터네이터 가변제어방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차의 알터네이터 가변제어방법은 다음과 같은 과정을 갖는다.

먼저, 자동차에 시동이 걸렸는지를 판단하고(S100), 자동차 배터리의 충전상태가 80% 이상인지를 판단한다(S200).

이후, 상기 S200의 조건을 만족하면 정전압 제어로 구동하고(S300), 상기 S200의 조건을 만족하지 않으면 정전류 제어로 구동하여(S400) S100으로 피드백 (feedback)한다. 정전압 제어로 구동하는 경우에(S300) 자동차 배터리의 충전상태가 80~95%인 경우에는 어브솝션 모드(absortion mode)로 동작하고, 자동차 배터리의 충전상태가 95% 이상인 경우에는 플로트 모드(float mode)로 동작한다. 어브솝션 모드와 플로트 모드는 목표전압의 차이가 있지만, 제어방식의 차이는 없다. 이와 같이 목표전압이나 전류가 결정되면 이에 맞는 알터네이터 듀티로 주행한다. 이 러한 제어는 자동차의 구동력이 확보되어야 하는 가속모드시에는 충전량을 줄여 엔진에 가해지는 부하를 줄이고, 감속모드시에는 엔진에서 나오는 구동력이 단순 분산되는 영역에서 최대의 충전을 통해 충방전을 저해하지 않으면서 연비를 개선시킨다.

이후, 자동차에 시동이 걸렸는지를 판단하고(S500), 자동차의 주행시간이 1000sec 이상이고, 전류 누적값이 0보다 크거나 배터리 충전상태가 85% 이상인지를 판단한다(S600).

이후, 상기 S600의 조건을 만족하면 설정된 쓰로틀 포지션 센서(TPS)의 조건을 1% 만큼 낮추고, 전류 누적값을 0으로 하여(S700) S500으로 피드백한다. 그러나, 상기 S600의 조건을 만족하지 않으면 자동차의 주행시간이 1000sec 이상인지를 판단한다(S800). 최초의 쓰로틀 포지션 센서의 조건이 15%로 설정되어 있었다면, 시동 후 일정한 시간이 지나고 나서도 전류 누적값이 양(+)이라면 그 자동차는 시동 후에 배터리 충전에 따른 일을 수행했다는 것이다. 전류 누적값이 음(-)이라고 하더라도, 배터리의 충전상태가 95% 이상이라면 방전 위험도 없으므로 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 14%로 낮추어 주행한다. 또한, 일정한 시간 주행한 후에 전류 누적값이 양(+)이거나 90% 이상이라면 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 13%로 낮추어 주행한다.

이후, 상기 S800의 조건을 만족하면, 누적 전류값이 0 미만이고 배터리 충전상태가 85% 미만인지를 판단하고(S900), 상기 S800의 조건을 만족하지 않으면 S500으로 피드백한다(S1000). 일정한 시간 동안 주행한 후, 전류 누적값이 음(-)이고, 배터리의 충전상태가 85% 이하로 떨어지면, 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 1% 높여 주행함으로써 최대한의 가속모드를 확보할 수 있기 때문에 연비 향상에 기여한다.

이후, 상기 S900의 조건을 만족하면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 1% 만큼 높여(S1100) S500으로 피드백하고, 상기 S900의 조건을 만족하지 않으면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 유지하여 S500으로 피드백한다(S1000).

도 4는 본 발명의 TPS 조건에 따른 가속모드의 진입비율을 나타낸 표이다. 도 4에 도시된 바와 같이, BH 3.8의 FTP 주행시 쓰로틀 포지션 센서의 조건에 따른 가속모드 진입비율이 쓰로틀 포지션 센서의 조건이 1% 만큼 변화하더라도 가속모드 진입비율이 크게 달라짐을 알 수 있다. 위와 같은 결과를 가져오는 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 잘 이용한다면, 큰 연비효과를 기대할 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 자동차의 알터네이터 가변제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명의 자동차의 알터네이터 가변제어방법은, 자동차의 구동력이 확보되어야 하는 가속모드시에는 충전량을 줄여 엔진에 가해지는 부하를 줄이고, 감속모드시에는 엔진에서 나오는 구동력이 단순 분산되는 영역에서 최대의 충전을 통해 충방전을 저해하지 않으면서 연비를 개선시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 자동차 배터리의 충전상태가 일정한 비율 이상인지를 판단하는 제1단계;

   상기 자동차 배터리의 충전상태가 일정한 비율 이상이면 정전압 제어로 구동하고, 그렇지 않으면 정전류 제어로 구동하는 제2단계;

   자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상이고, 전류 누적값이 0보다 크거나 배터리 충전상태가 일정한 비율 이상인지를 판단하는 제3단계;

   상기 제3단계에서 자동차의 주행시간 조건을 만족하고 전류 누적값 또는 배터리 충전상태 조건을 만족하면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 일정한 비율만큼 낮추고 전류 누적값을 0으로 하고, 그렇지 않으면 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상인지를 판단하는 제4단계;

   상기 자동차의 주행시간이 일정한 시간 이상이면, 누적 전류값이 0 미만이고 배터리 충전상태가 일정한 비율 미만인지를 판단하는 제5단계; 및

   누적 전류값이 0 미만이고 배터리 충전상태가 일정한 비율 미만이면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 일정한 비율만큼 높이고, 상기 누적 전류값과 배터리 충전상태 조건을 만족하지 않으면 설정된 쓰로틀 포지션 센서의 조건을 유지하는 제6단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 알터네이터 가변제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 정전압 제어는 어브솝션 모드(absortion mode) 또는 플로트 모드(float mode)로 동작하는 것을 특징으로 하는 자동차의 알터네이터 가변제어방법.

Images