KR20140092133A - 차량 엔진위치 동기화 시스템 및 그 동기화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량 엔진위치 동기화 시스템은, 차량의 크랭크 축 회전각도 검출신호를 발생시키는 크랭크 각 센서; 상기 차량의 시동 정지시 인젝터의 인히비션 패턴(inhibition pattern)을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식하는 번호 인식부; 상기 크랭크 각 센서가 발생시킨 검출신호와 상기 번호 인식부가 인식한 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 이용하여 엔진속도구배를 보정하는 엔진속도구배 보정부; 및 상기 엔진속도구배 보정부가 보정한 엔진속도구배로부터 차량의 엔진위치를 동기화하는 엔진위치 동기화부;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 엔진제어장치의 상태와 관련한 차량 엔진위치 동기화 를 빠르고 안정적으로 수행하게 할 수 있을 뿐만 아니라 성능의 저하를 야기하지 않는다.

Description

차량 엔진위치 동기화 시스템 및 그 동기화 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SYNCHRONIZATION OF VEHICLE ENGINE POSITION}
본 발명은 차량 엔진위치 동기화 시스템 및 그 동기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진제어장치 상태와 관련한 차량 엔진위치의 동기화를 수행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 차량을 의미한다. 대부분의 경우는 연료를 사용하는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량, 즉 HEV(Hybrid Electric Vehicle)라 부른다.
최근, 연비를 개선하고 보다 환경 친화적인 제품이 개발되어야 한다는 시대적 요청에 부응하여 하이브리드 전기 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다.
하이브리드 전기 차량은 엔진과 전기모터를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 현재까지 연구된 대부분의 차량은 병렬형이나 직렬형 중에서 하나가 채택되고 있다.
하이브리드 전기 차량에는 기본적으로 차량 전반의 제어를 담당하는 차량 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)가 탑재되어 있고, 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있다.
예컨대, 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU), 전기모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU), 변속기를 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU), 배터리의 작동을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS), 실내 온도 제어를 담당하는 에어컨 제어기(Full Auto Temperature Controller, FATC) 등이 구비되어 있다.
이러한 제어기들은 차량 제어기를 중심으로 고속 캔(CAN) 통신라인(예, 500kbps)으로 연결되어, 제어기들 상호 간에 정보를 주고 받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.
이와 같이, 하이브리드 전기 차량에서는 차량 제어기를 상위 제어기로 하여 복수 개의 제어기들이 상호 간에 협조제어를 수행한다.
차량 제어기는 각 제어기들과 캔 통신을 통해 상호 간 정보를 교환하고 하위 제어기들을 제어하는데, 엔진 제어기와의 사이에서는 차량 제어기가 엔진 제어기로부터 엔진 토크 및 엔진 회전수 정보, 시동키 정보, 스로틀/엔진수온(냉각수온) 정보 등을 전달받도록 되어있고, 차량 제어기가 엔진제어장치에 연료분사 명령, 엔진스톱 명령, 연료분사금지 명령, 전기모터 시동 정보, 아이들 스탑(idle stop) 정보 등을 전달하도록 되어 있다.
또한, 차량 제어기는 모터 제어기를 통해 전기모터의 구동을 실질적으로 제어하게 되는데, 이때 모터 제어기는 상위 제어기인 차량 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 구동원인 전기모터의 구동 토크와 구동 속도를 제어하여 주행성을 유지시키게 된다.
이와 같이 하이브리드 전기 차량에서는 제어기간의 협조제어가 매우 중요하며, 제어기간의 협조제어는 시동시부터 사용자가 시동키를 오프할 때까지 모든 경우에 수행되고 있다.
그러나, 이와 같은 전기 차량에서는 엔진 제어기와 같은 엔진제어장치의 상태와 관련한 차량 엔진위치의 동기화를 빠르고 안정적으로 수행하게 할 수 있지 않으며, 성능의 저하를 야기할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진제어장치의 상태와 관련한 차량 엔진위치의 동기화를 빠르고 안정적으로 수행하게 할 수 있을 뿐만 아니라 성능의 저하를 야기하지 않는 차량 엔진위치 동기화 시스템 및 그 동기화 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 차량 엔진위치 동기화 시스템은, 차량의 크랭크 축 회전각도 검출신호를 발생시키는 크랭크 각 센서; 상기 차량의 시동 정지시 인젝터의 인히비션 패턴(inhibition pattern)을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식하는 번호 인식부; 상기 크랭크 각 센서가 발생시킨 검출신호와 상기 번호 인식부가 인식한 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 이용하여 엔진속도구배를 보정하는 엔진속도구배 보정부; 및 상기 엔진속도구배 보정부가 보정한 엔진속도구배로부터 차량의 엔진위치를 동기화하는 엔진위치 동기화부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진위치 동기화부는, 차량의 캠 센서의 신호가 입력되기 전에 차량의 엔진위치를 동기화하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 차량 엔진위치 동기화 방법은, 차량의 크랭크 각 센서에서 크랭크 축 회전각도 검출신호를 발생시키는 단계; 번호 인식부에서 차량의 시동 정지시 인젝터의 인젝션 인히비션 패턴(inhibition pattern)을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식하는 단계; 엔진속도구배 보정부에서 상기 크랭크 각 센서가 발생시킨 검출신호와 상기 번호 인식부가 인식한 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 이용하여 엔진속도구배를 보정하는 단계; 및 엔진위치 동기화부에서 보정된 엔진속도구배로부터 차량의 엔진위치를 동기화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 엔진위치를 동기화하는 단계는, 차량의 캠 센서의 신호가 입력되기 전에 차량의 엔진위치를 동기화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시하는 차량 엔진위치 동기화 시스템 및 그 동기화 방법은 엔진제어장치의 상태와 관련한 차량 엔진위치 동기화를 빠르고 안정적으로 수행하게 할 수 있을 뿐만 아니라 성능의 저하를 야기하지 않는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 엔진위치 동기화 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 엔진위치 동기화 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 엔진위치 동기화 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 엔진위치 동기화 시스템은, 크랭크 각 센서(100), 번호 인식부(200), 엔진속도구배 보정부(300), 및 엔진위치 동기화부(400)를 포함할 수 있다.
크랭크 각 센서(crank angle sensor, 100)는 차량의 크랭크 축(crank shaft) 회전각도 검출신호를 발생시킨다. 크랭크 각 센서(100)는 발광 다이오드와 포토 다이오드를 이용하여 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터에 입력하면 크랭크 축 회전각도를 검출하여 점화시기를 조절한다.
이를 위해, 배전기의 디스크 원판에 크랭크 각 검출용 슬릿이 4 실린더는 4개가 설치되고, 6 실린더는 6개가 설치되어 크랭크 축 회전각도를 검출한다. 즉, 크랭크 각 센서(100)는 크랭크 각을 검출하여 실린더 블록 각 기통의 미스 파이어를 감지할 수 있다. 크랭크 각 센서(100)는 미션 하우징에 부착되고, 플라이 휠 및 오토 미션의 드라이브 플레이트에 타겟 휠을 부착되어 크랭크 각을 검출한다.
번호 인식부(200)는 차량의 시동 정지시 인젝터(injecter)의 인히비션 패턴 (inhibition pattern)을 통하여 세그먼트 번호(segment number) 및 실린더 번호 (cylinder number)를 인식한다. 차량 엔진의 각 실린더로 연료를 공급하는 방식은 기화기식과 인젝터식으로 구분되는데, 이러한 차량의 연료 인젝터는, 밸브몸체의 입구 측에 연료펌프로부터 공급되는 연료의 이물질을 여과하는 필터가 설치되어 있고, 그 아래 측으로 연료통로가 형성되어 있다.
연료통로의 외주에는 엔진제어장치로부터 인가되는 분사신호에 의해 자화되는 솔레노이드 코일이 배치되어 콘넥터로 전기적으로 연결되어 있다. 솔레노이드 코일의 아래측에는 분사구멍을 개폐하게 되는 밸브가 스프링에 의해 탄지되어 있다.
이러한 인젝터는 연료펌프에 의해 압송되는 연료를 각 실린더에 분배하는 딜리버리 파이프에, 입구측이 연결되어 밸브가 솔레노이드 코일의 자력에 의해 상승하여 분사구멍이 열려짐으로써 연료의 분사가 이루어지게 된다. 이와 같이, 연료의 분사가 이루어질 때 차량의 시동이 정지하는 경우가 발생하는데, 이때 번호 인식부(200)는 인젝터의 인히비션 패턴을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식한다.
엔진속도구배 보정부(300)는 크랭크 각 센서(100)가 발생시킨 검출신호와 번호 인식부(200)가 인식한 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 이용하여 엔진속도구배(engine speed gradient)를 보정한다. 이와 같이, 엔진속도구배를 보정하는 이유는, 모니터링되고 있는 엔진속도구배와 엔진 상태값이 일치한다면 엔진이 정지해 있는 위치를 정확히 결정할 수 있기 때문이다.
엔진위치 동기화부(400)는 엔진속도구배 보정부(300)가 보정한 엔진속도구배로부터 차량의 엔진위치를 동기화한다. 엔진위치 동기화부(400)는, 차량의 캠 센서의 신호가 입력되기 전에 차량의 엔진위치를 동기화한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 엔진위치 동기화 시스템의 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 엔진위치 동기화 방법은 다음과 같다.
먼저, 차량의 크랭크 각 센서(100)에서 크랭크 축 회전각도 검출신호를 발생시킨다(S100). 크랭크 각 센서(100)는 발광 다이오드와 포토 다이오드를 이용하여 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터에 입력하면 크랭크 축 회전각도를 검출하여 점화시기를 조절한다.
이를 위해, 배전기의 디스크 원판에 크랭크 각 검출용 슬릿이 4 실린더는 4개가 설치되고, 6 실린더는 6개가 설치되어 크랭크 축 회전각도를 검출한다. 즉, 크랭크 각 센서(100)는 크랭크 각을 검출하여 실린더 블록 각 기통의 미스 파이어를 감지할 수 있다. 크랭크 각 센서(100)는 미션 하우징에 부착되고, 플라이 휠 및 오토 미션의 드라이브 플레이트에 타겟 휠을 부착되어 크랭크 각을 검출한다.
S100 단계 이후, 번호 인식부(200)에서 차량의 시동 정지시 인젝터의 인히비션 패턴(inhibition pattern)을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식한다(S200). 차량 엔진의 각 실린더로 연료를 공급하는 방식은 기화기식과 인젝터식으로 구분되는데, 이러한 차량의 연료 인젝터는, 밸브몸체의 입구 측에 연료펌프로부터 공급되는 연료의 이물질을 여과하는 필터가 설치된다.
또한 필터의 아래 측으로 연료통로가 형성되어 있다. 연료통로의 외주에는 엔진제어장치로부터 인가되는 분사신호에 의해 자화되는 솔레노이드 코일이 배치되어 콘넥터로 전기적으로 연결되어 있다. 솔레노이드 코일의 아래측에는 분사구멍을 개폐하게 되는 밸브가 스프링에 의해 탄지되어 있다.
이러한 인젝터는 연료펌프에 의해 압송되는 연료를 각 실린더에 분배하는 딜리버리 파이프에, 입구측이 연결되어 밸브가 솔레노이드 코일의 자력에 의해 상승하여 분사구멍이 열려짐으로써 연료의 분사가 이루어지게 된다. 이와 같이, 연료의 분사가 이루어질 때 차량의 시동이 정지하는 경우가 발생하는데, 이때 번호 인식부(200)는 인젝터의 인히비션 패턴을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식한다.
S200 단계 이후, 엔진속도구배 보정부(300)에서 크랭크 각 센서(100)가 발생시킨 검출신호와 번호 인식부(200)가 인식한 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 이용하여 엔진속도구배를 보정한다(S300). 이와 같이, 엔진속도구배를 보정하는 이유는, 모니터링되고 있는 엔진속도구배와 엔진 상태값이 일치한다면 엔진이 정지해 있는 위치를 정확히 결정할 수 있기 때문이다.
S300 단계 이후, 엔진위치 동기화부(400)에서 보정된 엔진속도구배로부터 차량의 엔진위치를 동기화한다(S400). 차량의 엔진위치를 동기화하는 단계는, 차량의 캠 센서의 신호가 입력되기 전에 차량의 엔진위치를 동기화한다.
전술한 바에 의하면, S100 단계 이후 S200 단계를 수행하는 것으로 하였으나, 이것은 일 실시예에 불과한 것이며 S200 이후 S100 단계를 수행하는 것으로도 할 수 있을 뿐만 아니라, S100 단계와 S200 단계가 동시에 수행될 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 특허청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100 : 크랭크 각 센서 200 : 번호 인식부
300 : 엔진속도구배 보정부 400 : 엔진위치 동기화부

Claims (4)

  1. 차량의 크랭크 축 회전각도 검출신호를 발생시키는 크랭크 각 센서;
    상기 차량의 시동 정지시 인젝터의 인히비션 패턴(inhibition pattern)을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식하는 번호 인식부;
    상기 크랭크 각 센서가 발생시킨 검출신호와 상기 번호 인식부가 인식한 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 이용하여 엔진속도구배를 보정하는 엔진속도구배 보정부; 및
    상기 엔진속도구배 보정부가 보정한 엔진속도구배로부터 차량의 엔진위치를 동기화하는 엔진위치 동기화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진위치 동기화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진위치 동기화부는, 차량의 캠 센서의 신호가 입력되기 전에 차량의 엔진위치를 동기화하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진위치 동기화 시스템.
  3. 차량의 크랭크 각 센서에서 크랭크 축 회전각도 검출신호를 발생시키는 단계;
    번호 인식부에서 차량의 시동 정지시 인젝터의 인히비션 패턴(inhibition pattern)을 통하여 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 인식하는 단계;
    엔진속도구배 보정부에서 상기 크랭크 각 센서가 발생시킨 검출신호와 상기 번호 인식부가 인식한 세그먼트 번호 및 실린더 번호를 이용하여 엔진속도구배를 보정하는 단계; 및
    엔진위치 동기화부에서 보정된 엔진속도구배로부터 차량의 엔진위치를 동기화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진위치 동기화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 차량의 엔진위치를 동기화하는 단계는, 차량의 캠 센서의 신호가 입력되기 전에 차량의 엔진위치를 동기화하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진위치 동기화 방법.
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