KR20170111041A - 차량 및 차량의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것으로, 차량의 제어 방법은, 차량의 구동력을 생성하는 모터와, 차량의 구동력을 생성하는 엔진과, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스가 정화되는 촉매 변환부를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 모터가 동작을 개시하고, 상기 엔진이 동작을 정지하는 단계, 상기 차량의 촉매 변환부에서 연소 가스가 방출되는 단계, 상기 연소 가스의 감지에 응하여 전기적 신호가 출력되는 단계 및 상기 전기적 신호 및 상기 차량의 주행 거리를 기초로 상기 엔진이 동작을 재개하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

차량 및 차량의 제어 방법{A vehicle and a method for controlling the same}
차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
차량은, 도로나 선로를 주행하면서 인간, 동물, 식물 또는 무생물과 같은 피운송체를 목적지까지 운송할 수 있는 장치를 의미한다. 이와 같은 차량으로는, 예를 들어, 삼륜 또는 사륜 자동차나, 모터사이클 등의 이륜 자동차나, 건설 기계, 자전거, 또는 선로 상에 배치된 레일 위에서 주행하는 열차 등이 있다.
종래의 차량은, 엔진 등을 이용하여 가솔린이나 디젤과 같은 화석 연료를 연소시켜 획득한 열 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 획득한 동력을 이용하여 도로나 선로를 주행하는 것이 일반적이었다. 근자에는, 차량은 화석 연료의 연소가 아닌 차량 내에 배터리에 충전된 전기 에너지를 이용하여 동력을 얻을 수도 있다. 이와 같이 전기 에너지를 이용하여 동력을 얻는 차량을 전기 자동차라고 한다.
전기 자동차로는, 예를 들어, 오직 전기 에너지만을 이용하여 동력을 획득하는 통상적인 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)와, 화석 연료의 연소에 따른 열 에너지와 전기 에너지 양자를 모두 이용하여 동력을 획득하는 하이브리드 전기 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)와, 화석 연료의 연소에 따른 열 에너지와 전기 에너지 양자를 모두 이용하되 외부에서 전기 에너지를 공급받아 내장된 축전지에 충전 가능한 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 등이 있다.
촉매 컨버터에서 고온에 의해 발생된 기체를 촉매 컨버터 전방에 설치된 전방 산소 센서가 감지하여 오류가 발생되는 것을 방지하거나 또는 최소화할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 차량 및 차량의 제어 방법이 제공된다.
차량은, 엔진, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스를 정화하기 위한 촉매가 마련되는 촉매 변환부, 상기 엔진과 상기 촉매 변환부 사이에 마련되고, 가스의 감지에 따라 전기적 신호를 출력하는 감지부 및 상기 전방 산소 감지부에서 출력된 전기적 신호 및 차량의 주행 거리를 기초로, 상기 엔진이 동작을 개시하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 촉매 변환부는, 상기 촉매를 지지하는 지지부를 포함하되, 상기 지지부는 열에 의해 연소 가스를 방출하는 유기물 접합제를 포함할 수 있다.
상기 엔진은, 상기 제어부의 제어에 따라 동작을 개시하고, 상기 배기 가스를 배출하여 상기 촉매 변환부로 전달하고, 상기 촉매 변환부에서 발생된 연소 가스는 상기 배기 가스에 의해 외부로 방출될 수 있다.
상기 감지부에 의해 감지되는 가스는, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스 및 상기 유기물 접합제에서 방출된 연소 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 동일하거나 작고, 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 엔진에 구동 신호를 전달하여 상기 엔진이 동작을 개시하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진이 동작을 정지하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 미리 설정된 시간이 경과된 후, 상기 엔진이 동작을 정지하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 엔진 구동 요청 시간을 감소시키고, 상기 엔진 구동 요청 시간이 0과 같거나 0보다 작은 경우, 상기 엔진이 동작을 정지하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제3 임계값보다 작은 경우 오류가 발생한 것으로 판단하되, 상기 제3 임계값은 상기 제1 임계값보다 작을 수 있다.
차량은, 전기 에너지로부터 차량의 구동력을 획득하는 모터를 더 포함할 수 있다.
상기 모터가 동작하는 경우 상기 엔진은 동작을 정지하고, 상기 엔진이 동작하는 경우 상기 모터는 동작을 정지할 수 있다.
차량의 제어 방법은, 모터가 동작을 개시하고, 엔진이 동작을 정지하는 단계와, 엔진에서 배출된 배기 가스가 정화되는 촉매 변환부에서 연소 가스가 방출되는 단계와, 연소 가스의 감지에 응하여 전기적 신호가 출력되는 단계와, 상기 전기적 신호 및 상기 차량의 주행 거리를 기초로 상기 엔진이 동작을 재개하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전기적 신호 및 상기 차량의 주행 거리를 기초로 상기 엔진이 동작을 재개하는 단계는, 상기 엔진이 상기 제어부의 제어에 따라 동작을 개시하고, 배기 가스를 배출하여 상기 촉매 변환부로 전달하여 상기 촉매 변환부에서 발생된 연소 가스는 상기 배기 가스에 의해 외부로 방출되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감지부에 의해 감지되는 가스는, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스 및 상기 유기물 접합제에서 방출된 연소 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전기적 신호 및 상기 차량의 주행 거리를 기초로 상기 엔진이 동작을 재개하는 단계는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 동일하거나 작고, 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 엔진이 동작을 개시하도록 상기 엔진에 제어 신호가 전달되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진의 동작이 종료되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진의 동작이 종료되는 단계는, 미리 설정된 시간이 경과된 후, 상기 엔진에 대한 구동 신호 전달이 종료되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진의 동작이 종료되는 단계는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값 보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 엔진 구동 요청 시간을 감소시키고, 상기 엔진 구동 요청 시간이 0과 같거나 0보다 작은 경우, 상기 엔진에 대한 구동 신호 전달을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.
차량의 제어 방법은, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제3 임계값보다 작은 경우 오류가 발생한 것으로 판단하되, 상기 제3 임계값은 상기 제1 임계값보다 작은 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 촉매 변환부는, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스의 유해 물질을 저감하기 위한 촉매와, 유기물 접합제를 포함하고 상기 촉매를 지지하는 지지부를 포함하되, 상기 유기물 접합제는 고온 하에서 연소 가스를 방출할 수 있다.
상술한 차량 및 차량의 제어 방법에 의하면, 촉매 컨버터 내부에서 연소에 의해 발생된 가스가 전방에 설치된 전방 산소 센서로 전달되어 전방 산소 센서가 전기적 신호를 오 출력하는 것을 방지하거나 또는 최소화할 수 있게 된다.
상술한 차량 및 차량의 제어 방법에 의하면, 촉매 컨버터의 촉매에서 발생된 불필요한 기체를 신속하게 외부로 배출할 수 있게 되고, 이에 따라 전방 산소 센서에서 출력된 신호가 오류로 진단되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 차량의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 2는 차량의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 3은 엔진, 제1 감지부 및 촉매 변환부의 일 실시예에 대한 단면도이다.
도 4는 제1 감지부에서 출력되는 전기적 신호의 변화의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 촉매 변환부에서 연소 가스가 발생되고 제1 감지부가 연소 가스에 따라 전기적 신호를 출력하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 제어부의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 7은 제1 감지부에서 출력되는 전기적 신호의 변화의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 엔진의 회전 속도의 변화의 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 엔진의 동작에 따라 촉매 변환부에서 연소 가스가 배출되는 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 엔진 구동 요청 시간의 변화의 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 차량의 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
이하 도 1 내지 도 10을 참조하여 차량의 일 실시예에 대해서 설명한다.
이하 설명되는 차량은, 가솔린이나 디젤과 같은 화석 연료의 연소에 따른 열 에너지를 이용하여 차륜의 구동력을 획득하는 통상적인 자동차일 수도 있고, 또한 전기 에너지를 이용하여 차륜의 구동력을 획득하는 전기 자동차일 수도 있다. 전기 자동차는 통상적인 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 또는 플러그-인 하이브리드 전기 자동차를 포함할 수 있다. 또한, 차량은, 아이들 스톱 앤 고(ISG, Idle Stop and Go) 차량을 포함할 수도 있다. 아이들 스톱 앤 고 차량은 차량이 정지되고, 엔진 정지 조건이 만족된 경우 엔진의 동작이 자동으로 중단되고, 엔진 구동 조건이 만족되면 엔진이 다시 구동을 시작하도록 제어되는 차량을 의미한다. 여기서 엔전 정지 조건은, 예를 들어 차량의 주행 정지 후 특정 시간의 경과일 수 있으며, 엔진 구동 조건은, 예를 들어 가속 패들의 조작 신호의 발생이나 브레이크 패들의 조작 신호의 중단일 수도 있다.
도 1은 차량의 일 실시예에 대한 사시도이고, 도 2는 차량의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바에 따르면, 차량(10)은, 차량(10) 내의 모터(101) 및 엔진(102) 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 제어부(100)와, 전기 에너지를 이용하여 차륜(109)에 회전력을 전달하는 모터(101)와, 화석 연료의 연소 에너지를 이용하여 차륜(109)에 회전력을 전달하는 엔진(102)을 포함할 수 있다.
제어부(100)는, 차량(10)과 관련된 각종 동작을 제어할 수 있도록 마련된다. 예를 들어, 제어부(100)는 모터(101) 및 엔진(102) 중 적어도 하나에 제어 신호를 전달하여, 모터(101) 및 엔진(102) 중 적어도 하나가 제어 신호에 따른 소정의 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 구체적으로 제어부(100)는 모터(101)에 제어 신호를 전달하여 모터(101)가 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 차륜(109)에 대한 회전력을 생성하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(100)는 엔진(102)의 구동하도록 제어할 수 있으며, 예를 들어 엔진(102)에 마련된 인젝터(inject, 미도시)에 제어 신호를 전달하여 인젝터가 연료를 분사하도록 하거나, 또는 점화 코일(미도시)에 제어 신호를 전달하여 적절한 시점에서 점화 플러그(미도시)에서 점화가 발생하도록 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제어부(100)는 모터(101) 및 엔진(102) 중 어느 하나가 동작하는 경우 다른 하나는 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(100)는 변속기 등과 같이 차량(10) 내의 각종 부품에 대한 제어 신호를 전달하여, 차량(10) 내의 각종 부품의 동작을 제어할 수도 있다.
이와 같은 제어부(100)는, 차량(10) 내에 마련되고 적어도 하나의 반도체 칩 관련 부품 및 기판 등을 이용하여 제조 가능한 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit)을 이용하여 구현될 수 있다.
모터(101) 및 엔진(102)은, 각각 개별적으로 차량(10)의 차륜(109)에 구동력을 제공할 수 있도록 마련될 수 있으며, 모터(101) 및 엔진(102)의 제어는 제어부(100)에서 전달되는 제어 신호를 기초로 수행될 수 있다. 엔진(102)으로만 구동하는 통상적인 자동차나. 아이들 스톱 앤 고 차량의 경우, 모터(101)는 생략될 수도 있다.
또한 차량(10)은, 엔진(102)에서 발생된 배기 가스가 전달되는 제1 배기관(104)과, 제1 배기관(104)에 마련되고 제1 배기관(104)을 통과하는 배기 가스(g1)에 대한 정보를 수집하고 수집 결과에 대응하는 전기적 신호를 출력하여 제어부(100)로 전달하는 제1 감지부(130)와, 제1 배기관(104)에 일 말단에 마련되고 배기 가스(g1)를 정화시키는 촉매 변환부(120)와, 촉매 변환부(120)와 일 말단이 연결되고 촉매 변환부(120)에서 정화된 배기 가스(g2)가 전달되는 제2 배기관(108)과, 제2 배기관(108)을 통과한 배기 가스(g2)가 외부로 배출되는 배기구(142)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 감지부(130)는 전방 산호 센서를 포함할 수 있다.
또한 실시예에 따라서, 차량(10)은 제2 배기관(108)을 통과한 정화된 배기 가스에 대한 정보를 수집하고 수집 결과에 대응하는 전기적 신호를 출력하여 제어부(100)로 전달하는 제2 감지부(140)를 더 포함할 수도 있으며, 여기서 제2 감지부(140)는 촉매 변환부(120)를 통과한 배기 가스(g2)가 적절하게 정화되었는지 여부를 감지하기 위해 마련된 것일 수 있다. 여기서 제2 감지부(140)는 후방 산호 센서를 포함할 수 있다. 또한, 차량(10)은, 제2 배기관(108)과 배기구(142) 사이에 마련되고, 촉매 변환부(120)를 통과하여 배기구(142)로 방출되는 배기 가스의 소음을 저감시키기 위한 머플러 장치(141)를 더 포함할 수도 있다. 머플러 장치(141)를 통과한 배기 가스는 배기구(142)를 통해 차량(10) 외부로 방출된다.
이하 엔진(102), 제1 감지부(130) 및 촉매 변환부(120)의 구조 및 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 엔진, 제1 감지부 및 촉매 변환부의 일 실시예에 대한 단면도이고, 도 4는 제1 감지부에서 출력되는 전기적 신호의 변화의 일례를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 엔진(102)은 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 연소 공간(107)으로 전달되는 흡기관(103)과, 개폐에 따라서 흡기관(103)과 연소실(107) 사이에 공기 통로를 형성하거나 또는 공기 통로를 폐쇄하는 흡기 밸브(105a)와, 점화 플러그의 동작에 따라 혼합기가 폭발하며 팽창되는 연소실(107)과, 혼합기가 연소실(107)로 흡입되도록 하고, 혼합기를 압축시키는 피스톤(106)과, 개폐에 따라 폭발하며 팽창된 혼합기를 배기 가스(g1)의 형태로 제1 배기관(104)으로 배출시키는 배기 밸브(105b)를 포함할 수 있다. 연소실(107) 내의 혼합기의 연소에 따라 피스톤(106)이 하강할 때 피스톤(106)과 기계적으로 연결된 크랭크 축이 회전하게 되고, 이에 따라 차량(100)을 구동시키기 위한 에너지가 획득된다. 제1 배기관(104)으로 배출된 배기 가스(g1)는 상술한 바와 같이 촉매 변환부(120)로 전달될 수 있다.
배기 가스(g1)가 촉매 변환부(120)로 유동하는 도중, 제1 감지부(130)는 배기 가스(g1)를 감지하고, 감지 결과에 대응하는 전기적 신호를 출력하여 제어부(100)로 전달한다. 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 감지부(130)는 배기 가스(g1) 감지 결과에 대응하는 크기의 전압을 갖는 전기적 신호를 출력할 수 있다. 보다 상세하게 예를 들어, 제1 감지부(130)는 배기 가스(g1)의 양이 크면 클수록 낮은 전압의 전기적 신호를 출력하고, 반대로 배기 가스(g1)의 양이 작으면 작을수록 높은 전압의 전기적 신호를 출력하도록 마련될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 감지부(130)는, 상술한 바와 반대로 배기 가스(g1)의 양이 클수록 높은 전압의 전기적 신호를 출력하도록 설계되는 것도 가능하다.
일 실시예에 의하면, 제어부(100)는 제1 감지부(130)의 전기적 신호의 출력을 기초로 제1 배기관(104) 내의 배기 가스(g1)의 성분을 분석할 수 있다.
또한, 일 실시예에 의하면, 제어부(100)는 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)에 오류가 발생하였는지 여부를 판단하고, 판단 결과가 운전자 및/또는 동승자에게 제공되도록 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 감지부(130)에서 출력된 전기적 신호의 크기, 일례로 전압이 점점 감소하여(tr 및 te 사이) 결과적으로 오류 판단 임계값(TH1)보다 작게 되면(te), 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 물론 실시예에 따라서 제어부(100)는 전압이 점점 증가하여 소정의 오류 판단 임계값보다 크게 되는 경우에 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)에 오류가 발생한 것으로 판단하도록 마련될 수도 있다.
만약 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)에 오류가 발생한 것으로 판단되면, 제어부(100)는 차량(10)에 마련된 계기판 및/또는 디스플레이 장치에 제어 신호를 전달하여 계기판 및/또는 디스플레이 장치가 오류 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)에 오류가 발생한 것으로 판단되는 경우, 제어부(100)는 차량(10)의 계기판 등에 마련된 엔진 체크등이 점등되도록 할 수 있다. 이에 따라 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)에 오류가 발생하였다는 정보가 운전자 및/또는 동승자에게 제공될 수 있게 된다.
촉매 변환부(120)는, 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 촉매 담체(121, 123)와, 적어도 하나의 지지부(122, 124)를 포함할 수 있으며, 이들은 촉매 변환부(120)의 외형을 이루는 하우징(120a) 내부에 배치될 수 있다.
적어도 하나의 촉매 담체(121, 123)와, 적어도 하나의 지지부(122, 124)는 도 3에 도시된 바와 같이 순차적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 촉매 담체(121, substrate)가 배기 가스(g1)가 유입되는 방향에 배치되고, 제1 지지부(122)가 제1 촉매 담체(121)에서 배기 가스(g1)가 이동하는 방향으로 배치되고, 제2 촉매 담체(123)가 제1 지지부(122)에서 배기 가스(g1)가 이동하는 방향에 배치되고, 제2 지지부(124)가 제2 촉매 담체(123)에서 배기 가스(g1)가 배출되는 방향에 배치된다. 다시 말해서, 제1 촉매 담체(121), 제1 지지부(122), 제2 촉매 담체(123) 및 제2 지지부(124)가 배기 가스(g1)가 유입되는 방향에서 배출되는 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 촉매 담체(121)와 제1 지지부(122)는 서로 접하거나 또는 근접하도록 배치되고, 제1 지지부(122)와 제2 촉매 담체(123)는 서로 이격되어 배치되며, 제2 촉매 담체(123)와 제4 지지부(124)는 서로 접하거나 또는 근접하여 배치될 수 있다.
촉매 담체(121, 123)는, 예를 들어, 그물망이나 벌집과 같은 형상이나, 또는 구의 형상을 가질 수 있으며, 그물망의 외면에 활성이 있는 촉매(catalyst)가 적어도 하나의 층으로 도포되어 마련된다. 이 경우, 예를 들어, 제1 촉매 담체(121)에는 환원 촉매가 도포되고, 제2 촉매 담체(123)에는 산화 촉매가 도포될 수 있으며, 환원 촉매로는 배기 가스(g1) 내의 산화 질소를 저감하기 위해 백금이나 로듐이 이용될 수 있고, 산화 촉매로는 배기 가스(g1) 내의 일산화 산소를 저감할 수 있도록 백금이나 팔라듐이 이용될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 촉매로는 세륨이 더 이용될 수도 있다.
지지부(122, 124)는 촉매 담체(121, 123)를 지지하여 촉매 담체(121, 123)가 하우징(120a) 내에서 안정적으로 고정되도록 할 수 있다. 지지부(122, 124)는 매트를 채용하여 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서 고온 하에서 팽창하는 팽창 매트(intumescent mat)나, 또는 고온 하에서도 팽창하지 않는 비팽창 매트를 이용하여 구현될 수 있다. 팽창 매트는 알루미나-실리카 세라믹섬유(alumina-silica ceramic fiber), 버미쿨라이트(vermiculite) 및 유기물 접합제(organic binder)를 이용하여 제조될 수 있고, 비팽창 매트는 알루미나 섬유와 유기물 접합제를 이용하여 제조될 수 있다.
도 5는 촉매 변환부에서 연소 가스가 발생되고 제1 감지부가 연소 가스에 따라 전기적 신호를 출력하는 일례를 도시한 도면이다.
유기물 접합제는, 종류에 따라 고온에서 분해될 수 있으며, 분해 시 연소 가스(g3)를 배출할 수 있다. 다시 말해서, 촉매 변환부(120)의 내부가 고온 상태가 되면, 유기물 접합제는 연소될 수 있으며, 이에 따라 촉매 변환부(120)의 지지부(122, 124)에서는 연소 가스(g3)가 생성되어 방출될 수 있다. 여기서 발생되는 연소 가스(g3)는, 예를 들어, 탄화 수소(HC) 가스를 포함할 수 있다. 만약 차량(10)이 모터(101)로 동작하여 차량(10)의 엔진(102)이 동작하지 않고 있는 경우, 엔진(102)으로부터는 배기 가스(g1)가 배출되지 않으며, 이에 따라 촉매 변환부(120)에서 발생된 연소 가스(g3)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 배기관(108)이 아닌 제1 배기관(104) 방향으로 이동하게 될 수 있다. 이와 같이 제1 배기관(104)으로 유동하는 연소 가스(g3)는 제1 감지부(130)에 의해 감지될 수 있으며, 만약 연소 가스(g3)가 충분히 제1 배기관(104) 내로 유입된다면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 감지부(130)는 오류 판단 임계값(TH1)보다 낮은 전압의 전기적 신호를 출력하게 될 수 있다(te). 다시 말해서, 제1 감지부(130)는, 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)에 오류가 발생하지 않았음에도, 지지부(122, 124)의 유기물 접합제에서 발생된 연소 가스(g3)에 의해 임계값(TH1)보다 낮은 전압의 전기적 신호를 출력할 수 있다.
이 경우, 제어부(100)는 엔진(102)이 배기 가스(g1)를 배출하도록 제어하여, 연소 가스(g3)가 배출된 배기 가스(g1)에 의해 제1 배기관(104) 및/또는 촉매 변환부(120)에서 제거되도록 할 수 있다. 이와 같은 제어부(100)의 제어에 의해, 연소 가스(g3)에 기인하여 제1 감지부(130)가 오류 판단 임계값(TH1)보다 낮은 전압의 전기적 신호를 출력하는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 제어부(100)가 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)의 오류 발생 여부를 오판하는 것이나, 계기판이나 디스플레이 장치가 제어부(100)의 오판에 따른 오류 신호를 출력하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 대한 상세한 내용은 후술한다.
이하 제어부(100)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 제어부의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 6에 도시된 바에 의하면, 제어부(100)는 동작 모드 결정부(111), 모터 신호 생성부(112), 엔진 신호 생성부(113), 주행 거리 판단부(114), 감기 신호 입력부(115), 진단 여부 판단부(116), 비교부(117) 및 구동 시간 결정부(118)를 포함할 수 있다.
동작 모드 결정부(111), 모터 신호 생성부(112), 엔진 신호 생성부(113), 주행 거리 판단부(114), 감기 신호 입력부(115), 진단 여부 판단부(116), 비교부(117) 및 구동 시간 결정부(118)는 각각 물리적으로 구분되는 것일 수도 있고, 또는 논리적으로 구분되는 것일 수도 있으며, 논리적으로 구분되는 경우, 동작 모드 결정부(111), 모터 신호 생성부(112), 엔진 신호 생성부(113), 주행 거리 판단부(114), 감기 신호 입력부(115), 진단 여부 판단부(116), 비교부(117) 및 구동 시간 결정부(118)는 적어도 하나의 반도체 칩 및 관련 부품을 이용하여 구현 가능하다.
동작 모드 결정부(111), 모터 신호 생성부(112), 엔진 신호 생성부(113), 주행 거리 판단부(114), 감기 신호 입력부(115), 진단 여부 판단부(116), 비교부(117) 및 구동 시간 결정부(118) 중 일부는 필요에 따라 생략 가능하다.
동작 모드 결정부(111)는, 차량(10)의 동작 모드를 결정할 수 있다. 여기서 차량(10)의 동작 모드는, 미리 프로그래밍되어 정의된 차량(10)의 일련의 동작의 집합을 의미하며, 예를 들어, 엔진(102)에 의해 차량(10)이 주행하는 일반 주행 모드나, 모터(101)에 의해 차량(10)이 주행하는 전기 자동차 모드(EV Mode, Electric Vehicle Mode) 등을 포함할 수 있다. 또한, 차량(10)의 동작 모드는, 아이들 스톱 앤 고 모드나, 연비 절감을 위한 에코 모드 등을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 의하면 동작 모드 결정부(111)는, 입력부(144)를 통해 입력된 사용자 명령 및/또는 미리 정의된 설정에 따라서, 어떠한 구동 장치, 일례로 모터(101) 및/또는 엔진(102)가 차량(10)의 주행을 위한 구동력을 생성할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 동작 모드 결정부(111)는, 차량이 전기 에너지를 이용하여 동작할지 또는 연료의 연소 에너지를 이용하여 여부를 결정하고, 결정된 바에 따라서 모터 신호 생성부(112) 또는 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 차량(10)이 전기 자동차 모드로 설정된 경우, 모터 신호 생성부(112)에 제어 신호를 전달하여 모터(101)가 동작하도록 하고, 반대로 엔진 신호 생성부(113)에는 제어 신호를 전달하지 않거나, 또는 엔진(102) 정지와 관련된 제어 신호를 전달하여 엔진(102)이 동작하지 않도록 할 수 있다.
여기서 입력부(144)는, 차량(10)의 내부에 마련되고 운전자나 동승자 등에 의해 조작 가능한 각종 입력 수단을 의미하며, 이와 같은 입력 수단으로는, 예를 들어, 운전대, 대시보드 또는 센터페시아 등에 형성된 물리 버튼, 노브, 터치스크린, 터치 패드, 조작 스틱, 각종 감지 센서 및/또는 기타 설계자가 고려할 수 있는 다양한 입력 장치가 있을 수 있다. 운전자나 동승자는 입력부(144)를 조작하여, 차량(10)이 특정한 모드, 예를 들어, 일반 주행 모드나 전기 자동차 모드로 동작하도록 사용자 명령을 입력할 수 있다.
또한, 미리 정의된 설정은, 차량(10)의 주행 거리, 속도, 축전기의 전기 에너지, 연료 잔량, 차량의 정차 여부 및/또는 설계자가 고려할 수 있는 다양한 조건의 만족 여부를 포함할 수 있다. 미리 정의된 설정에 따라 소정의 조건이 만족되는 경우, 차량(10)의 동작 모드 결정부(111)는 자동적으로 차량(10)의 동작 모드를 결정할 수 있다.
모터 신호 생성부(112)는, 동작 모드 결정부(111)의 결정 결과에 따라서, 모터(101)의 동작과 관련된 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 모터(101) 및/또는 기타 모터(101)의 동작과 관련된 부품, 일례로 모터(101)와 전원(미도시)을 연결하는 스위치(미도시)로 전달할 수 있다. 모터(101)는 제어 신호에 따라서 구동을 개시하거나, 및/또는 소정의 회전 속도로 동작하게 된다.
엔진 신호 생성부(113)는, 동작 모드 결정부(111)의 결정 결과에 따라서, 엔진(102)의 동작과 관련된 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 엔진(102) 및/또는 기타 엔진(102)의 동작과 관련된 각종 부품에 전달할 수 있다. 예를 들어, 엔진 신호 생성부(113)는 엔진(102)의 점화 플러그나 점화 코일에 제어 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라 엔진(102)은 구동을 개시하거나, 및/또는 소정의 엔진 회전수(RPM, revolution per minute)로 동작할 수 있다.
주행 거리 판단부(114)는, 거리 측정부(145)에 의해 측정된 거리를 기초로 차량(10)의 주행 거리를 판단할 수 있다. 여기서 주행 거리는 차량(10)이 특정 시점 이후 주행한 모든 거리를 포함할 수 있으며, 특정 시점은, 예를 들어, 최초 구동을 개시한 시점 또는 출고 시점일 수 있다.
거리 측정부(145)는, 차량(10)의 주행 거리를 측정 및 결정할 수 있다. 예를 들어, 거리 측정부(145)는, 차량(10)의 속도를 감지하는 차속 센서로부터 전달 받은 전기적 신호를 기초로 차량(10)의 주행 거리를 연산할 수도 있고, 오도미터(ODOMETER)와 같이 차륜의 회전을 카운트하고 카운트 결과를 기초로 차량(10)의 주행 거리를 획득할 수도 있으며, 또한 에비에스 센서(ABS sensor, Automatic Braking System sensor)를 이용하여 차륜의 회전 속도를 측정하고 측정 결과를 기초로 차량(10)의 주행 거리를 획득할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 거리 측정부(145)의 일부 기능, 일례로 차량(10)의 주행 거리 연산 과정은, 제어부(100)와 물리적으로 별도로 마련된 장치에 의해 수행될 수도 있고, 또는 제어부(100)에 의해 수행될 수 있다.
주행 거리 판단부(114)는 거리 측정부(145)로부터 측정된 주행 거리를 전달받고, 전달받은 주행 거리를 비교부(114)로 전달할 수 있다. 또한 실시예에 따라서, 주행 거리 판단부(114)는 거리 측정부(145)로부터 차속 센서, 오도미터 또는 에이비에스 센서에서 출력되는 전기적 신호를 전달 받고, 전달받은 전기적 신호를 기초로 주행 거리를 결정하고, 결정한 주행 거리를 비교부(114)로 전달할 수 있다.
감지 신호 입력부(115)는, 제1 감지부(130)로부터 제1 배기관(104)을 통과하는 배기 가스(g1) 및/또는 연소 가스(g3)에 대한 정보를 전기적 신호의 형태로 전달 받고, 전달 받은 정보를 비교부(117)로 전달할 수 있다. 필요에 따라, 감지 신호 입력부(115)는, 제1 감지부(130)로부터 전달받은 전기적 신호를 처리가 가능한 형태로 변환하고 비교부(117)로 전달할 수도 있다. 또한, 감지 신호 입력부(115)는, 예를 들어, 제1 감지부(130)로부터 전달받은 아날로그 형태의 전기적 신호를 디지털 형태로 신호로 변환하여 비교부(117)로 전달할 수도 있다.
진단 여부 판단부(116)는, 입력부(144)를 통해 입력된 사용자 명령 및/또는 미리 정의된 설정을 기초로, 제1 감지부(130) 및/또는 엔진(102)의 오류 발생 여부를 진단할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로 진단 여부 판단부(116)는, 사용자가 입력부(144)를 조작하여 제1 감지부(130)의 오류 발생 진단을 위한 명령을 입력하거나, 미리 정의된 설정에 따라 오류 발생 진단을 위한 조건이 만족되면, 오류 발생 여부를 진단할 것을 결정하고, 결정 결과를 비교부(117)로 전달할 수 있다.
도 7은 제1 감지부에서 출력되는 전기적 신호의 변화의 일례를 도시한 도면이고, 도 8은 엔진의 회전 속도의 변화의 일례를 도시한 도면이다. 도 9는 엔진의 동작에 따라 촉매 변환부에서 연소 가스가 배출되는 일례를 도시한 도면이다. 도 7에서 x축은 시간을 의미하고, y축은 전압을 의미한다. 도 8에서 x축은 시간을 의미하고, y축은 엔진의 회전 속도를 의미한다.
비교부(117)는 감지 신호 입력부(115)에서 전달된 전기적 신호의 크기, 일례로 전기적 신호의 전압을 제1 임계값(TH2)과 비교하고, 주행 거리 판단부(114)에 의해 판단된 주행 거리를 제2 임계값과 비교한 후, 비교 결과를 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수 있다.
구체적으로 비교부(117)는, 거리 측정부(145) 및/또는 주행 거리 판단부(114)에서 측정된 차량(10)의 주행 거리가 제2 임계값과 비교하고 차량(10)의 주행 거리가 제2 임계값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 제2 임계값은 설계자에 의해 임의적으로 정의될 수 있다. 이 경우, 설계자는 촉매 변환부(120)에서 연소 가스(g3)가 더 이상 발생되지 않을 정도의 주행 거리 또는 이와 근사한 값을 제2 임계값으로 정의할 수 있다. 차량(10)이 일정 거리 이상 주행하는 경우, 촉매 변환부(120)의 지지부(122, 124)의 유기물 접합제는 모두 연소될 수 있으며, 따라서 지지부(122, 124)에서 방출되는 연소 가스(g3)는 더 이상 발생하지 않을 수 있다. 다시 말해서, 차량(10)의 주행 거리가 일정 값 이상 되는 경우 연소 가스(g3)는 더 이상 발생되지 않을 수 있다. 그러므로 설계자는 이를 고려하여 제2 임계값을 정의할 수 있다.
만약, 주행 거리가 제2 임계값보다 작다면, 비교부(117)는, 제1 감지부(130)에서 출력된 전기적 신호와 제1 임계값(TH2)을 비교하고, 제1 감지부(130)에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값(TH2)과 같거나 또는 제1 임계값(TH2)보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 만약 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 감지부(130)가 연소 가스(g3)의 유입에 따라 더 낮은 전압의 전기적 신호를 출력하는 경우, 제1 임계값(TH2)은 오류 판단 임계값(TH1)보다 더 높게 설정될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 제1 배기관(104) 내에 지지부(122, 124)에서 발생된 연소 가스(g3)가 증가하게 되면, 제1 감지부(130)는, 도 7의 t0 내지 t1 사이에 도시된 바와 같이, 연소 가스(g3)의 증가에 반비례하여 상대적으로 더 낮은 전압의 전기적 신호를 출력하게 된다.
만약 연소 가스(g3)의 증가에 따라 제1 감지부(130)에서 출력되는 전기적 신호의 전압이 제1 임계값(TH2)과 동일하거나, 또는 제1 임계값(TH2)과 오류 판단 임계값(TH1) 사이인 경우(t1), 비교부(117)는 제1 감지부(130)에서 출력된 전기적 신호의 크기가 제1 임계값(TH2) 이하라고 판단하고, 비교 결과를 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수 있다. 또한, 비교부(117)는 비교 결과를 구동 시간 결정부(118)로 전달하여, 구동 시간 결정부(118)가 결정 결과에 따라 엔진 구동 요청 시간을 결정하도록 할 수도 있다.
엔진 신호 생성부(113)는 비교부(117)에서 전달된 비교 결과에 응하여, 엔진(102)의 구동 개시 및/또는 엔진(102)의 구동 동작 유지에 관한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 엔진(102)으로 전달할 수 있다. 또한, 엔진 신호 생성부(113)는 구동시간 결정부(118)로부터 엔진 구동 요청 시간을 전달받고, 전달받은 엔진 구동 요청 시간 동안 엔진(102)이 구동하도록 엔진(102)에 제어 신호를 전달할 수도 있다. 이에 따라, 엔진(102)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 소정의 회전 속도로 구동을 개시할 수 있다(t1). 실시예에 따라서, 엔진(102)은, 후술하는 바와 같이 구동시간 결정부(118)에 의해 결정된 엔진 구동 요청 시간 동안 계속해서 동작할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 엔진(102)은, 구동이 개시된 후, 제1 배기관(104)으로 배기 가스(g4)를 배출하게 되며, 상술한 바와 동일하게 배출된 배기 가스(g4)는 촉매 변환부(120)의 담체(121, 123)와 지지부(122, 124)를 통과하여 제2 배기관(108)으로 이동하게 된다. 이 경우, 지지부(122, 124)에서 발생된 연소 가스(g5)는 배기 가스(g4)의 유동에 따라 배기 가스(g4)와 함께 제2 배기관(108)으로 이동하게 된다. 제2 배기관(108)으로 이동한 배기 가스(g4)와 연소 가스(g5)는 머플러(141)를 통과한 후 배기구(142)를 통하여 외부로 배출된다.
이와 같이 연소 가스(g5)가 배기 가스(g4)의 유동에 따라 제2 배기관(108)으로 이동함에 따라, 연소 가스(g5)는 제1 배기관(104) 방향으로는 전혀 또는 거의 이동하지 않게 되고, 제1 감지부(130)는 연소 가스(g5)의 감지에 따른 전기적 신호를 출력하지 않게 된다. 따라서, 제1 감지부(130)가 제1 배기관(104)으로 진입한 연소 가스(g3) 때문에 오류 판단 임계값(TH1)보다 낮은 전압의 전기적 신호를 출력하는 것을 방지할 수 있게 되고, 아울러 제어부(100)가 엔진(102) 및/또는 제1 감지부(130)의 오류 발생 여부를 오판하거나, 계기판이나 디스플레이 장치가 제어부(100)의 오판에 따른 오류 신호를 출력하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 10은 엔진 구동 요청 시간의 변화의 일례를 도시한 도면이다. 도 10에서 x축은 시간을 의미하며, y축은 제어 신호의 전달에 따라 엔진이 구동될 시간(이하 엔진 구동 요청 시간)을 의미한다.
구동 시간 결정부(118)는, 비교부(117)의 판단 결과에 따라 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 결정하고, 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수 있다. 엔진 신호 생성부(113)는, 상술한 바와 같이, 구동 시간 결정부(118)에 의해 결정된 엔진 구동 요청 시간 동안 엔진(102)이 동작하도록 제어한다. 실시예에 따라서, 구동 시간 결정부(118)는 비교부(117)의 판단 결과에 따라 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 결정하기 전에 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 미리 소정의 디폴트 값, 예를 들어 0으로 정의해 놓을 수도 있다.
구체적으로, 구동 시간 결정부(118)는, 비교부(117)로부터 전기적 신호의 전압이 제1 임계값(TH2)과 같거나 또는 제1 임계값(TH2)보다 작고 주행 거리가 제2 임계값보다 작다는 판단 결과가 전달되면, 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))으로 결정하고, 결정된 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))을 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수 있다. 엔진 신호 생성부(113)는, 구동 시간 결정부(118)에서 결정된 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0)) 동안 엔진(102)이 구동하도록 제어 신호를 생성하여 엔진(102)으로 전달한다.
여기서 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))은, 예를 들어, 대략 2분으로 정의된 것일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 설계자는 연소 가스(g5)의 방출에 필요한 적절한 시간이나 연소 가스(g2, g5)의 발생량 등을 고려하여 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))을 정의해둘 수 있다.
비교부(117)의 판단 결과 및 구동 시간 결정부(118)에 의해 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n)), 일례로 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))에 따라서 엔진(102)이 동작을 개시한 후, 비교부(117)는 계속해서 전기적 신호의 크기의 비교와 주행 거리의 비교를 수행하고, 구동 시간 결정부(118)는 비교 결과에 따라 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 다시 결정할 수 있다. 비교부(117)의 비교 처리 및 구동 시간 결정부(118)의 엔진 구동 요청 시간(T(n))의 결정은 주기적으로 또는 비주기적으로 수행될 수 있다.
구체적으로, 비교부(117)는 엔진(102)이 동작을 개시하고 일정한 시간이 경과된 후, 감지 신호 입력부(115)에서 전달된 전기적 신호의 전압을 제1 임계값(TH2)과 비교하고, 주행 거리 판단부(114)에 의해 판단된 주행 거리를 제2 임계값과 다시 비교할 수 있다.
도 7에 도시된 바를 참조하면, 일정한 기간(t1 및 t2 사이의 기간) 동안에는 여전히 감지 신호 입력부(115)에서 전달된 전기적 신호의 전압은 제1 임계값(TH2)과 같거나 또는 제1 임계값(TH2) 보다 더 작을 수 있고, 아울러 주행 거리 역시 제2 임계값보다 더 작을 수 있다. 비교부(117)는 이와 같은 비교 결과를 엔진 신호 생성부(113) 및 구동 시간 결정부(118)로 전달할 수 있다.
구동 시간 결정부(118)는 전기적 신호의 전압이 제1 임계값(TH2)과 같거나 또는 제1 임계값(TH2) 보다 더 작고, 또한 주행 거리도 제2 임계값보다 작은 경우, 상술한 바와 동일하게 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))으로 결정하고, 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))을 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수 있다. 엔진 신호 생성부(113)는 엔진 구동 동작 유지에 관한 제어 신호 및 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))을 기초로 제어 신호를 생성한 후 엔진(102)에 제어 신호를 전달함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 엔진(102)이 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0)) 동안 계속해서 동작을 유지하도록 할 수 있다.
만약 비교부(117)의 비교 결과, 감지 신호 입력부(115)에서 전달된 전기적 신호의 전압이 제1 임계값(TH2) 보다 크거나, 또는 주행 거리가 제2 임계값보다 더 크다면, 구동 시간 결정부(118)는 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))보다 더 단축된 시간을 엔진 구동 요청 시간(T(n))으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 구동 시간 결정부(118)는, 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))에서 소정의 값(시간)을 차감한 시간(도 10의 t2 내지 t3에서의 y값)을 엔진 구동 요청 시간(T(n))으로 결정할 수 있다. 여기서 소정의 값은 엔진(102)의 급정지를 방지하면서 제1 배기관(104)이나 촉매 변환부(120)에 남아 있는 배기 가스(g4) 및/또는 연소 가스(g5)를 충분히 배출시킬 수 있도록 설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 소정의 값은 1초일 수도 있고, 1.001초일 수도 있으며, 또는 이와 근사한 값일 수도 있다. 새로 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))은 엔진 신호 생성부(113)로 전달될 수 있으며, 엔진 신호 생성부(113)는 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))보다 더 단축되어 설정된 엔진 구동 요청 시간(T(n)) 동안 엔진(102)이 동작하도록 제어 신호를 생성한다.
또한, 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))보다 더 단축되어 설정된 엔진 구동 요청 시간(T(n)) 동안 엔진(102)이 동작한 후, 비교부(117)에 의해 감지 신호 입력부(115)에서 전달된 전기적 신호의 전압이 제1 임계값(TH2) 보다 크거나, 또는 주행 거리가 제2 임계값보다 더 크다고 판단되면, 구동 시간 결정부(118)는 기존에 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))보다 더 단축된 시간을 엔진 구동 요청 시간(T(n))으로 결정할 수 있다. 상술한 바와 동일하게 구동 시간 결정부(118)는 기존에 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))에서 소정의 값을 차감한 시간을 엔진 구동 요청 시간(T(n))으로 다시 결정할 수 있다.
구동 시간 결정부(118)는 새로 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수 있다. 엔진 신호 생성부(113)는 기존의 엔진 구동 요청 시간(T(n))보다 더 단축되어 새롭게 설정된 엔진 구동 요청 시간(T(n)) 동안 엔진(102)이 동작하도록 제어 신호를 생성한다. 이와 같이 감지 신호 입력부(115)에서 전달된 전기적 신호의 전압이 제1 임계값(TH2) 보다 크거나, 또는 주행 거리가 제2 임계값보다 더 큰 경우에 기존에 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))에서 소정의 값을 차감한 시간을 새로운 엔진 구동 요청 시간(T(n))으로 결정하는 경우, 엔진 구동 요청 시간(T(n))의 변화는 도 10에 도시된 바와 같이 선형 직선의 형태를 가질 수 있다(t2 내지 t3).
일 실시예에 의하면, 만약 새로 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0과 같거나 0보다 작은 경우, 구동 시간 결정부(118)는 0이거나 또는 0보다 작은 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 엔진 신호 생성부(113)로 전달하고, 엔진 신호 생성부(113)는 0이거나 또는 0보다 작은 엔진 구동 요청 시간(T(n))에 따라서 엔진(102)을 정지하기 위한 제어 신호를 생성하여 엔진(102)으로 전달할 수 있다. 이에 따라 엔진(102)은 동작을 정지하고, 배기 가스(g4)는 엔진(102)에서 배출되지 않는다(t3 이후). 엔진(102)이 동작을 정지하는 경우, 차량(10)은 모터(101)에 의해 주행에 필요한 동력을 얻을 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 새로 결정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0과 같거나 0보다 작은 경우, 구동 시간 결정부(118)는 엔진(102)의 정지에 관한 신호를 엔진 신호 생성부(113)로 전달할 수도 있으며, 엔진 신호 생성부(113)는 전달된 신호에 따라서 엔진(102)을 정지하기 위한 제어 신호를 생성하여 엔진(102)으로 전달할 수 있다.
실시예에 따라서, 만약 연소 가스(g2, g5)의 증가에 비례하여 상대적으로 큰 전압의 전기적 신호가 제1 감지부(130)로부터 출력되도록 설계된 경우에는, 구동 시간 결정부(118)는, 비교부(117)로부터 전기적 신호의 전압이 제1 임계값(TH2)과 같거나 또는 제1 임계값(TH2) 보다 크고, 주행 거리가 제2 임계값보다 작다는 판단 결과가 전달된 경우에, 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 상술한 바와 같이 결정하도록 설계될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 비교부(117) 및 구동 시간 결정부(118)는, 진단 여부 판단부(116)에서 전달되는 결정 결과를 기초로 상술한 비교 과정 및 구동 시간 결정 과정을 수행하도록 마련될 수도 있다. 구체적으로 진단 여부 판단부(116)가 오류 발생 여부를 진단할 것을 결정하면, 비교부(117) 및 구동 시간 결정부(118)는 상술한 비교 과정 및 구동 시간 결정 과정을 수행하고, 반대로 진단 여부 판단부(116)가 오류 발생 여부를 진단하지 않을 것을 결정하면 비교부(117) 및 구동 시간 결정부(118)는 상술한 비교 과정 및 구동 시간 결정 과정을 수행하지 않도록 설계될 수도 있다.
이하 도 11을 참조하여 차량의 제어 방법의 일 실시예에 대해 설명하도록 한다.
도 11은 차량의 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 11에 도시된 차량의 제어 방법의 일 실시에에 의하면, 먼저 차량이 주행을 개시하고(s300), 미리 정의된 설정 및/또는 사용자의 선택에 따라서 전기 자동차 모드로 진입할 수 있다(S301의 예). 전기 자동차 모드로 진입한 경우, 차량의 엔진은 동작을 종료하고 모터는 동작을 개시하여, 차량은 오직 모터에 의해서만 주행에 필요한 동력을 얻을 수 있다.
전기 자동차 모드에 따라 차량이 동작하는 경우, 엔진의 제1 배기관에 설치된 제1 감지부는 제1 배기관의 배기 가스 및/또는 연소 가스를 감지하고 감지 결과에 대응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다(s302).
만약 제1 감지부에서 출력되는 전기적 신호의 크기, 일례로 전압이 증가하면(s302의 예), 차량은 제1 감지부의 오류 발생 여부를 진단할지 여부를 결정할 수 있다(s303).
만약 차량이 제1 감지부의 오류 발생 여부를 진단하지 않도록 설정된 경우라면(s303의 아니오), 후술하는 단계 s304 내지 s312는 수행되지 않는다.
만약 차량이 제1 감지부의 오류 발생 여부를 진단하도록 설정된 경우라면(s303의 예), 차량은 감지 신호의 크기가 제1 임계값과 같거나 또는 제1 임계값보다 작은지 여부와(s305), 차량의 주행 거리가 제2 임계값과 같거나 또는 제2 임계값보다 작은지 여부(s306)를 판단할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 감지 신호의 크기 및 주행 거리의 비교에 앞서, 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 미리 0으로 설정될 수 있다(s304). 도 11에는 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 0으로 설정하는 단계(s304)가 제1 감지부 진단 여부 결정 단계(s303) 이후에 수행되는 것으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 0으로 설정하는 단계(s304)는, 상술한 단계 s300 내지 s303 중 어느 하나에 선행하거나 및/또는 후행하여 수행될 수도 있다.
차량은 먼저 감지 신호의 크기가 제1 임계값과 같거나 또는 제1 임계값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(s305).
만약 감지 신호의 크기가 제1 임계값과 같거나 또는 제1 임계값보다 작다면(s305의 예), 차량은 동시에 또는 순차적으로 주행 거리가 제2 임계값과 같거나 또는 제2 임계값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(s306).
만약 주행 거리가 제2 임계값과 같거나 또는 제2 임계값보다 작다면(s306의 예), 차량은 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))으로 설정할 수 있다(s307).
이어서 차량은 설정된 엔진 구동 요청 시간(T(n)), 일례로 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))이 0보다 큰지 여부를 판단할 수 있으며(s308), 만약 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0보다 크다면(s308의 예), 엔진을 구동시켜 엔진이 배기 가스를 제1 배기관으로 배출하도록 할 수 있다(s309). 배기 가스는 제1 배기관, 촉매 변환부, 제2 배기관 및 배기구를 통해 외부로 배출되게 된다. 이 경우, 촉매 변환부에서 발생된 연소 가스는 배기 가스와 함께 제2 배기관 및 배기구를 통해 배출되게 된다.
엔진이 구동되고 배기 가스 및 연소 가스가 배출된 이후(s309), 감지 신호의 크기 및 주행 거리에 대한 비교(s305, s306)는 주기적으로 또는 비주기적으로 반복하여 수행될 수 있다(s310). 반복 수행 과정에서 여전히 감지 신호의 크기가 제1 임계값과 같거나 또는 제1 임계값보다 작고(s305의 예), 주행 거리가 제2 임계값과 같거나 또는 제2 임계값보다 작다면(s306의 예), 차량은 상술한 바와 동일하게 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))으로 설정할 수 있다(s307). 만약 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0보다 크다면(s308의 예), 차량은 엔진이 계속해서 구동하도록 제어할 수 있다(s309). 이에 따라 계속해서 엔진에서는 배기 가스가 배출되며, 연소 가스는 엔진에서 배출되는 배기 가스의 유동에 따라 외부로 방출되게 된다.
만약 감지 신호의 크기가 제1 임계값보다 크거나(s305의 아니오), 또는 주행 거리가 제2 임계값보다 크다면(s306의 아니오), 차량은 먼저 설정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))에서 일정한 값(α, α>0)을 차감하여 새로 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 결정할 수 있다(s311). 예를 들어, 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0으로 설정된 경우라면(s304), 차량은 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 -α로 설정할 수 있다. 또한, 다른 예를 들어, 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))으로 설정된 경우라면, 차량은 엔진 구동 요청 시간(T(n))을 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))-α로 설정할 수 있다.
차량은 단계 s311에서 설정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0보다 큰지 여부를 판단할 수 있으며(s308), 만약 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0보다 크다면(s308의 예), 엔진의 구동을 유지시킴으로써 엔진이 배기 가스를 제1 배기관으로 계속해서 배출하도록 할 수 있다(s309).
반대로 설정된 엔진 구동 요청 시간(T(n))이 0보다 작다면(s308의 아니오), 엔진은 구동을 정지하고, 차량은 다시 전기 자동차 모드로 진입한다(s312). 이에 따라 차량은 모터에 의해 동작하게 된다.
예를 들어, 최초로 감지 신호의 크기 및 주행 거리에 대한 비교가 수행되고(s305, s306), 비교 결과 감지 신호의 크기가 제1 임계값보다 크거나(s305의 아니오), 또는 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우(s306의 아니오), 엔진 구동 요청 시간(T(n))은 -α로 결정될 수 있다. 이 경우 엔진 구동 요청 시간(T(n))은 0보다 작으므로 차량은 엔진이 구동되지 않도록 하고 전기 자동차 모드에 따른 동작을 유지하도록 할 수 있다(s312).
또한, 다른 예를 들어, 감지 신호의 크기 및 주행 거리에 대한 비교가 반복하여 수행된 후(s305, s306, s310), 초기 엔진 구동 요청 시간(T(0))에서 일정한 값(α)이 반복하여 n회 이상 차감된 경우(s310, s311), 엔진 구동 요청 시간(T(n))은 0보다 작게 될 수 있다(s308의 아니오). 이 경우, 단계 s309에서 구동을 개시하였던 엔진은 정지하게 되고, 차량은 다시 모터의 동작에 의해 주행하게 된다(s312).
도 11에는 감지 신호의 크기가 제1 임계값과 같거나 또는 제1 임계값보다 작은지 여부를 판단하는 단계(s305)가, 차량은 주행 거리가 제2 임계값과 같거나 또는 제2 임계값보다 작은지 판단하는 단계(s306)보다 선행하도록 도시되어 있으나, 실시예에 따라서 주행 거리가 제2 임계값과 같거나 또는 제2 임계값보다 작은지 판단하는 단계(s306)가 감지 신호의 크기가 제1 임계값과 같거나 또는 제1 임계값보다 작은지 여부를 판단하는 단계(s305)에 선행하여 수행되는 것도 가능하다.
상술한 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 다양한 컴퓨터 장치에 의해 처리될 수 있는 프로그램의 형태로 구현될 수 있다. 여기서 프로그램은, 프로그램 명령, 데이터 파일 및 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 여기서 프로그램은, 예를 들어, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 이용하여 설계 및 제작된 것일 수 있다. 또한, 프로그램은 상술한 차량의 제어 방법을 구현하기 위하여 특별히 설계된 것일 수도 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 기술자에게 기 공지되어 사용 가능한 각종 함수나 정의를 이용하여 구현된 것일 수도 있다.
상술한 차량의 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체는, 예를 들어, 하드 디스크나 플로피 디스크와 같은 자기 디스크 저장 매체, 자기 테이프, 콤팩트 디스크(CD)나 디브이디(DVD)와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 기록 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM) 또는 플래시 메모리 등과 같은 반도체 저장 장치 등 컴퓨터 등의 호출에 따라 실행되는 특정 프로그램을 저장 가능한 다양한 종류의 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
이상 차량 및 차량의 제어 방법의 여러 실시예에 대해 설명하였으나, 차량 및 차량의 제어 방법은 오직 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상술한 실시예를 기초로 수정 및 변형하여 구현 가능한 다양한 실시예 역시 상술한 차량, 차량 제어 시스템 및 차량의 제어 방법에 해당한다 할 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 상술한 차량, 차량 제어 시스템 및 차량의 제어 방법과 동일하거나 유사한 결과를 획득할 수도 있을 것이며, 이 역시 상술한 차량 및 차량의 제어 방법의 일례에 해당한다 할 것이다.
10: 차량 100: 제어부
101: 모터 102: 엔진
104: 제1 배기관 108: 제2 배기관
120: 촉매 변환부 121: 제1 촉매 담체
122: 제1 지지부 123: 제2 촉매 담체
124: 제2 지지부 130: 제1 감지부
140: 제2 감지부 141: 머플러
142: 배기구

Claims (20)

  1. 엔진;
    상기 엔진에서 배출된 배기 가스를 정화하기 위한 촉매가 마련되는 촉매 변환부;
    상기 엔진과 상기 촉매 변환부 사이에 마련되고, 가스의 감지에 따라 전기적 신호를 출력하는 감지부; 및
    상기 전방 산소 감지부에서 출력된 전기적 신호 및 차량의 주행 거리를 기초로, 상기 엔진이 동작을 개시하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 변환부는, 상기 촉매를 지지하는 지지부를 포함하되, 상기 지지부는 열에 의해 연소 가스를 방출하는 유기물 접합제를 포함하는 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엔진은, 상기 제어부의 제어에 따라 동작을 개시하고, 상기 배기 가스를 배출하여 상기 촉매 변환부로 전달하고, 상기 촉매 변환부에서 발생된 연소 가스는 상기 배기 가스에 의해 외부로 방출되는 차량.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 감지부에 의해 감지되는 가스는, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스 및 상기 유기물 접합제에서 방출된 연소 가스 중 적어도 하나를 포함하는 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 동일하거나 작고, 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 엔진에 구동 신호를 전달하여 상기 엔진이 동작을 개시하도록 제어하는 차량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진이 동작을 정지하도록 제어하는 차량.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 미리 설정된 시간이 경과된 후, 상기 엔진이 동작을 정지하도록 제어하는 차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 엔진 구동 요청 시간을 감소시키고, 상기 엔진 구동 요청 시간이 0과 같거나 0보다 작은 경우, 상기 엔진이 동작을 정지하도록 제어하는 차량.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제3 임계값보다 작은 경우 오류가 발생한 것으로 판단하되, 상기 제3 임계값은 상기 제1 임계값보다 작은 차량.
  10. 제1항에 있어서,
    전기 에너지로부터 차량의 구동력을 획득하는 모터;를 더 포함하는 차량.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모터가 동작하는 경우 상기 엔진은 동작을 정지하고, 상기 엔진이 동작하는 경우 상기 모터는 동작을 정지하는 차량.
  12. 모터가 동작을 개시하고, 엔진이 동작을 정지하는 단계;
    엔진에서 배출된 배기 가스가 정화되는 촉매 변환부에서 연소 가스가 방출되는 단계;
    상기 연소 가스의 감지에 응하여 전기적 신호가 출력되는 단계; 및
    상기 전기적 신호 및 상기 차량의 주행 거리를 기초로 상기 엔진이 동작을 재개하는 단계;를 포함하는 차량의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전기적 신호 및 상기 차량의 주행 거리를 기초로 상기 엔진이 동작을 재개하는 단계는, 상기 엔진이 상기 제어부의 제어에 따라 동작을 개시하고, 배기 가스를 배출하여 상기 촉매 변환부로 전달하여 상기 촉매 변환부에서 발생된 연소 가스는 상기 배기 가스에 의해 외부로 방출되도록 하는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 감지부에 의해 감지되는 가스는, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스 및 상기 유기물 접합제에서 방출된 연소 가스 중 적어도 하나를 포함하는 차량의 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전기적 신호 및 상기 차량의 주행 거리를 기초로 상기 엔진이 동작을 재개하는 단계는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값과 동일하거나 작고, 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 엔진이 동작을 개시하도록 상기 엔진에 제어 신호가 전달되는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진의 동작이 종료되는 단계를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진의 동작이 종료되는 단계는, 미리 설정된 시간이 경과된 후, 상기 엔진에 대한 구동 신호 전달이 종료되는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 엔진이 동작을 개시한 후, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 엔진의 동작이 종료되는 단계는, 상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제1 임계값 보다 크거나, 또는 상기 차량의 주행 거리가 제2 임계값보다 큰 경우, 엔진 구동 요청 시간을 감소시키고, 상기 엔진 구동 요청 시간이 0과 같거나 0보다 작은 경우, 상기 엔진에 대한 구동 신호 전달을 종료하는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 전방 센서 감지부에서 출력된 전기적 신호가 제3 임계값보다 작은 경우 오류가 발생한 것으로 판단하되, 상기 제3 임계값은 상기 제1 임계값보다 작은 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 촉매 변환부는, 상기 엔진에서 배출된 배기 가스의 유해 물질을 저감하기 위한 촉매와, 유기물 접합제를 포함하고 상기 촉매를 지지하는 지지부를 포함하되, 상기 유기물 접합제는 고온 하에서 연소 가스를 방출하는 차량의 제어 방법.
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