KR20180025562A - 하이브리드 차량의 hsg 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20180025562A
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안희락
장인규
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 차량 가속시 배출가스 저감장치를 정상적으로 동작시키기 위해 엔진의 출력을 보조하는 HSG를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치는 배출가스 저감장치가 장착된 엔진의 배기가스 온도를 측정하는 배기가스 온도 측정부, 상기 엔진의 출력을 보조하는 HSG 및 측정된 배기가스의 온도에 기초하여 상기 HSG의 토크와 엔진의 출력을 제어하여 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 제어부를 포함한다. 이러한 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치는 배출가스 저감장치가 정상으로 동작하는 배기가스의 온도를 고려하여 엔진 출력을 보조함으로써, 연비 개선 및 NOx, CO, PM등의 배출가스 저감에 효과가 있다.

Description

하이브리드 차량의 HSG 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for Controlling HSG(Hybrid Starter and Generator) of Hybird vehicle.}
본 발명은 하이브리드 차량의 HSG(Hybrid Starter and Generator)를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 차량 가속시 배출가스 저감장치를 정상적으로 동작시키기 위해 엔진의 출력을 보조하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
48V 마일드 하이브리드 시스템은 차량의 정지상태에서 가속 시, 또는 차량 주행 중 추월 가속 시에 순간적으로 높은 토크를 얻기 위해 엔진보다 응답성이 빠른 HSG(Hybrid Starter Generator)를 사용하여 주행에 필요한 토크를 공급한다. HSG의 동작 제어의 일 예로서, 현재 차량의 속도, 엔진 RPM, 가속/브레이크 페달 상태 및 가속/브레이크 페달 제어량, 48V 배터리의 충전상태(SOC, State of charge) 등의 조건을 판단하여 HSG의 동작을 제어한다.
차량의 EGR(Exhaust Gas Recirculation,), LNT(Lean NOx Trap), SCR(Selective Catalytic Reduction) 등 배출가스 저감장치는 약 40~50˚C 이하의 저온 상태에서 저감장치의 작동 계수가 낮아 정상적으로 동작하지 않으며, 특정 온도 범위에서 정상적으로 동작하여 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 입자상물질(PM)을 감소시킨다.
따라서 냉시동 후 엔진의 온도가 충분히 오르지 않은 상황에서 HSG가 엔진 토크를 보조 할 경우, 엔진이 감당하는 부하가 줄어들기 때문에 엔진룸 온도 상승 속도를 더디게 만들어 NOx, CO, PM등의 배출가스 저감 성능이 떨어지는 문제점이 발생한다.
한국 공개특허공보 제10-2016-0051962 (2016년 05년 12일, 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 엔진이 충분히 가열되지 않은 경우에 엔진의 출력을 보조하여 배출가스 저감장치를 정상 동작시키는 차량의 HSG를 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진의 출력을 보조하는 하이브리드 차량의 HSG(Hybrid Starter and Generator)제어 장치에 있어서, 배출가스 저감장치가 장착된 엔진의 배기가스 온도를 측정하는 배기가스 온도 측정부, 상기 엔진의 출력을 보조하는 HSG 및 측정된 배기가스의 온도에 기초하여 상기 HSG의 토크와 엔진의 출력을 제어하여 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 제어부를 포함하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치가 제공된다.
상기 하이브리드 제어부는, 상기 측정된 배기가스 온도에 기초하여 상기 배출가스 저감장치의 정상 동작 여부를 판단하는 정상동작 판단부 및 상기 배출가스 저감장치의 정상 동작과 비정상 동작을 구분하여 HSG의 토크발생과 엔진 출력의 제어를 조절하는 제어 조절부를 포함할 수 있다.
상기 정상동작 판단부는 측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치에 기 설정된 배기가스의 하한온도(T1) 미만인 경우에 상기 배출가스 저감장치의 비정상 동작으로 판단한다.
상기 배출가스 저감장치가 비정상 동작으로 판단된 경우, 상기 제어 조절부는 상기 HSG 토크의 출력을 제한하고 상기 엔진의 출력으로 차량의 가속을 제어할 수 있다.
또한, 상기 정상동작 판단부는 측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치에 기 설정된 배기가스의 정상동작 온도의 범위 이내인 경우에 상기 배출가스 저감장치의 정상 동작으로 판단한다.
상기 배출가스 저감장치가 정상 동작으로 판단된 경우, 상기 제어 조절부는 상기 HSG 토크를 발생시키고 엔진 출력을 보조하여 차량의 가속을 제어할 수 있다.
또한, 상기 정상동작 판단부는 측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치에 기 설정된 배기가스의 상한온도(T1)를 초과하는 경우에 상기 배출가스 저감장치의 비정상 동작으로 판단한다.
상기 배출가스 저감장치가 비정상 동작으로 판단되면, 상기 제어 조절부는 상기 엔진의 출력을 제한하고 상기 HSG 토크로 차량의 가속을 제어할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 엔진의 출력을 보조하는 하이브리드 차량의 HSG(Hybrid Starter and Generator) 제어 방법에 있어서, 차량의 상태 정보를 수신하는 단계, 상기 차량의 상태 정보 중 배기가스의 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 온도범위 이내인지 판단하는 단계 및 상기 판단 결과에 HSG를 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 방법이 제공된다.
상기 측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 기 설정된 배기가스의 하한온도(T1) 미만인 경우, 상기 HSG 토크의 출력을 제한하고 상기 엔진의 출력으로 차량을 가속하는 방법이 제공된다.
상기 측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 기 설정된 배기가스 온도범위 이내인 경우에는, 상기 HSG 토크를 발생시키고 엔진 출력을 보조하여 차량을 가속하는 방법이 제공된다.
상기 측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 기 설정된 배기가스의 상한온도(T2)를 초과하는 경우, 상기 엔진의 출력을 제한하고 상기 HSG 토크로 차량을 가속하는 방법이 제공된다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 출력을 보조하는 HSG를 제어하는 경우, 배출가스 저감장치가 정상으로 동작하는 배기가스의 온도를 고려하여 엔진 출력을 보조함으로써, 연비 개선 및 NOx, CO, PM등의 배출가스 저감에 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 온도에 기초하여 엔진 출력을 보조하는 마일드 하이브리드 차량의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 차량이 가속될 때 HCU(Hybrid Control Unit)가 배출가스 저감장치 정상동작 유무에 따라 HSG(Hybrid Starter and Generator) 토크와 엔진 출력을 제어하는 동작을 나타낸 도면이다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 온도에 기초하여 HSG 토크를 제어하는 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90° 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 온도에 기초하여 엔진 출력을 보조하는 마일드 하이브리드 차량의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 차량의 장치 구성(100)은 배출가스 저감장치(130)를 포함하는 엔진(110), 배기가스 온도 측정부(120), 엔진 제어부(Engine Control Unit, 이하 'ECU'라 함), 벨트로 연동되는 모터-발전기(Hybrid Staror and Generator, 이하 'HSG'라 함, 140)와 모터 제어부(Motor Control Unit, 이하 'MCU'라 함), 48V 배터리와 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 'BMS'라 함), 변속기와 변속기 제어부, 변속기와 엔진(110) 사이에 연결된 클러치, 정상동작 판단부(160)와 제어 조절부(170)을 포함하는 하이브리드 제어부(Hybrid Control Unit, 이하 'HCU'라 함, 150)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 엔진(110)은 시동 시 HSG(140)로부터 구동력을 제공받아 동작하고, 가속 시 연료의 소비로 출력을 증가시킨다. 엔진(110)은 가속 시 HSG(140) 토크를 보조 받고, 감속 시 HSG(140)에 구동력을 제공한다. 엔진(110)은 가솔린, 디젤 등 차량에 적용 가능한 모든 종류의 연료를 이용하여 동력을 얻을 수 있다.
상기 엔진(110)은 배출가스 저감장치(130)를 포함할 수 있다. 배출가스 저감장치(130)로서 EGR(Exhaust Gas Recirculation,), LNT(Lean NOx Trap), SCR(Selective Catalytic Reduction)등이 적용될 수 있다. 상기 EGR는 배기중의 일부를 흡기로 재순환시켜 연소 최고 온도와 산소 농도를 낮추어 NOx의 발생을 저감시킨다. 상기 LNT는 촉매를 사용하여 희박 분위기 조건에서 NOx를 흡장시키고 농후한 분위기에서는 환원 분위기 형성을 통하여 NOx를 저감시킨다. SCR은 배기가스에서 발생되는 NOx를 요소(Urea)를 사용한 가수분해 반응을 통하여 환경에 무해한 CO2(이산화탄소), NH3(암모니아)와 물로 환원시킨다.
여기서 EGR의 경우 배기가스 온도가 증가하면 NOx가 증가하고 매연은 감소한다. 따라서 배기가스 온도에 따라 EGR은 NOx와 매연 배출을 동시에 감소시킬 수 있게 된다. 그리고 LNT와 SCR은 촉매를 이용하기 때문에 촉매가 최대 활성화되는 온도에서 LNT와 SCR은 배출가스를 저감시킨다. 배출가스 온도에 기초하여 배출가스 저감장치(130)가 정상적으로 동작하는지 여부를 판단할 수 있고, 배출가스 저감장치(130)의 구성과 종류에 따라 정상으로 동작하는 배기가스의 온도 범위를 설정 할 수 있다.
상기 배기가스 온도 측정부(120)는 엔진(110)에서 발생한 배기가스의 온도를 측정하고, 측정된 배기가스의 온도 값을 ECU를 통해 HCU(150)에 전달한다. 엔진(110)의 출력에 따라 배기가스의 온도가 달라지며, 엔진(110)의 출력이 증가하면 연료소비의 증가로 배기가스의 온도가 상승한다. 따라서 배기가스의 온도의 범위에 따라 배출가스 저감장치(130)의 작동 성능이 달라진다. HCU(150)는 배기가스 온도 측정부(120)에서 측정한 배기가스 온도를 기초로 엔진(110)의 출력 값을 조절하고, 이를 통해 배기가스 저감장치(130)가 정상 동작할 수 있다.
상기 HSG(140)는 엔진(110)과 밸트(Belt)로 연동되는 구성으로써, 엔진(110)의 시동 시 MCU로부터 교류 전력을 제공받아 시동 모터로서 작용하여 엔진(110)에 구동력을 제공한다. 엔진(110)의 시동 후 HSG(140)는 엔진(110)으로부터 구동력을 제공받아 3상 교류 전력을 발전하는 발전기로 동작한다. 이러한 HSG(140)는 엔진(110)의 토크 제어를 보조하여 응답성을 향상시킨다. HSG(140)가 엔진(110)과 연결되도록 벨트를 이용하되, 벨트 장력을 고려하여 토크 제어를 할 수 있다. 엔진(110)의 크랭크축에는 메인 풀리가 설치되어 크랭크축과 함께 회전하며, 벨트 등을 통하여 HSG(140)의 보조 풀리와 함께 회전하도록 연결된다. 이때 벨트는 자동차의 엔진(110)에 구동력을 전달하는 수단으로 통상적으로 사용되는 동력을 전달하는 수단의 일례로서 기재한 것이며, 체인, 기어 등 그 외의 동력 전달 수단을 포함할 수 있다.
MCU는 HSG(140)에 공급 및 HSG(140)에서 출력되는 전기에너지를 제어하기 위한 장치로서, 배터리에서 공급되는 전기에너지를 변환하여 HSG(140)에 공급하거나, 또는 HSG(140)에서 발전된 전기에너지를 변환하여 배터리에 공급한다. 전술한 MCU의 동작을 선택적으로 수행하기 위해, MCU는 HCU(150)의 명령에 따라 동작할 수 있다.
변속기는 토크 컨버터를 삭제한 6단 자동변속기가 가능하고, 엔진(110)의 아이들 정지(idle stop) 상태에서 시동 또는 모드 변환 시 엔진 크랭킹(cranking)을 위하여 HSG(140)를 사용할 수 있다.
클러치는 엔진(110)의 동력을 전달하거나 차단하는 장치로서, 그 동력의 구동축을 임의로 이었다가 끊기도 한다. 클러치 종류에는 맞물림 클러치, 마찰 클러치, 유체 클러치 또는 전자기 클러치 등이 있다.
상기 HCU(150)는 각 제어부들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드를 설정하고 차량 전반의 제어를 담당하는 최상위 제어부이다. 각각의 제어부들이 HCU(150)를 중심으로 고속 CAN 통신라인으로 연결되고, 제어부들 상호 간에 정보를 주고받으면서 상위 제어부는 하위 제어부에 명령을 전달한다. 이러한 HCU(150)는 정상동작 판단부(160)와 제어 조절부(170)를 포함할 수 있다.
정상동작 판단부(160)는 배기가스의 온도에 기초하여 배출가스 저감장치의 정상동작 유무를 판단한다.
제어 조절부(170)는 배출가스 저감장치의 동작 유무에 따라서 HSG(140) 토크와 엔진(110)의 출력을 제어한다.
도 2는 차량이 가속될 때 HCU(Hybrid Control Unit)가 배출가스 저감장치 정상동작 유무에 따라 HSG(Hybrid Starter and Generator) 토크와 엔진 출력을 제어하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, HCU(150)는 차량에 배치된 각종 센서 또는 하위 제어부를 통해서 엔진 RPM, 변속기의 상태, 차량의 속도, 가속/브레이크 페달 상태 및 가속/브레이크 페달 제어량, 배터리의 SOC(State of charge) 및 배기가스의 온도 등 차량의 상태 정보를 수신한다(S210). 이를 통해 정상동작 판단부(160)는 차량이 가속될 때 배기가스의 온도에 기초하여 배출가스 저감장치의 정상동작 유무를 판단한다(S220).
제어 조절부(170)는 배출가스 저감장치의 동작 유무에 따라서 HSG(140) 토크와 엔진(110)의 출력을 제어한다(S230).
구체적으로, 엔진(110)의 충분히 가열되지 않은 상태에서 차량을 가속시킬 때, HSG(140)가 엔진(110) 출력을 보조하면 엔진(110)이 감당하는 부하가 줄어들게 된다. 또한, 엔진(110)만으로 출력할 때보다 연료소비가 적고, 배기가스의 온도(Te) 상승이 늦어진다. 따라서 차량이 가속될 때, 배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상으로 동작하는 기 설정된 온도범위의 하한온도(T1)보다 미만인 경우에, 정상동작 판단부(160)는 배출가스 저감장치(130)가 비정상 동작하는 것으로 판단한다.
배출가스 저감장치(130)가 비정상 동작하는 것으로 판단되면, 제어 조절부(170)는 HSG(140)의 동작을 제한하고 엔진(110)의 출력으로 차량을 가속하도록 엔진(110)을 제어한다. 제어 조절부(170)가 HSG(140)의 동작을 제한하고 엔진(110)의 출력으로 차량을 가속시키는 동안 엔진(110)의 부하가 증가하여 엔진(110)의 연료소비가 증가한다. 따라서 HSG(140) 토크의 보조를 받아서 엔진(110)의 출력으로 차량을 가속하는 경우보다 HSG(140)의 동작을 제한하고 엔진(110)의 출력으로 차량을 가속하면 배기가스의 온도(Te)가 빨리 상승한다. 이를 통해, 배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상으로 동작하는 기 설정된 온도범위로 도달하는 시간을 줄일 수 있다.
정상동작 판단부(160)가 배기가스 온도(Te)에 기초하여 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 것으로 판단한 경우에, 제어 조절부(170)는 HSG(140) 토크를 발생시키고 엔진(110) 출력을 보조하여 차량을 가속하는 제어를 할 수 있다.
배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상으로 동작하는 기 설정된 온도범위의 상한온도(T2)를 초과하는 경우에, 정상동작 판단부(160)는 배출가스 저감장치(130)가 비정상 동작하는 것으로 판단한다.
배출가스 저감장치(130)가 비정상 동작하는 것으로 판단되면, 제어 조절부(170)는 엔진(110)의 출력을 제한하고 HSG(140) 토크를 발생시켜 차량을 가속시킨다. HSG(140) 토크를 통해 차량이 가속되고 엔진(110)의 부하는 줄어들어 엔진(110)의 연료 소비가 줄어들고 배기가스 온도(Te)가 낮아지게 된다. 따라서, 배기가스 온도(Te)는 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 기 설정된 온도범위로 도달하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 온도에 기초하여 HSG 토크를 제어하는 방법을 나타내는 도면이다.
차량의 시동신호에 의해 HSG(140)가 구동되면, 벨트로 연결된 엔진(110)이 시동된다(S310).
이후 상기 차량을 가속함에 있어서, HCU(150)는 엔진 RPM, 변속기의 상태, 차량의 속도, 가속/브레이크 페달 상태 및 가속/브레이크 페달 제어량, 배터리의 SOC(State of charge) 및 배기가스의 온도 등 차량의 상태 정보를 차량의 각 센서와 하위 제어부로부터 수신한다(S320).
HCU(150)는 수신한 차량 상태 정보 중에 배기가스의 온도를 기초하여 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작할 수 있는지 판단할 수 있다.
먼저, HCU(150)는 차량이 가속될 때, 배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 기 설정된 온도범위의 하한온도(T1)보다 미만인지 비교한다(S330).
배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 기 설정된 온도의 하한온도(T1) 미만인 경우, 정상동작 판단부(160)는 배출가스 저감장치(130)가 비정상 동작으로 판단한다.
배출가스 저감장치(130)가 비정상 동작 중 차량이 가속될 때, HSG(140)가 엔진(110) 출력을 보조하면 엔진(110)의 부하가 줄어들고, 엔진(110)의 연료 소비가 줄어들어 배기가스 온도(Te)의 상승이 늦어진다. 따라서, 제어 조절부(170)는 HSG(140) 동작을 제한하고 엔진(110)의 출력으로 차량을 가속시킨다(S340). 제어 조절부(170)는 엔진(110)의 출력으로 차량이 가속시키고, 엔진(110)의 연료소비 증가로 인하여 배기가스 온도(Te)는 상승한다. 배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상으로 동작하는 가 기 설정된 온도 범위 이내에 도달하면, 정상동작 판단부(160)는 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 것으로 판단한다. 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 것으로 판단되면, 제어 조절부(170)는 엔진(110) 출력을 증가시키고 HSG(140) 토크로 엔진(110)의 출력을 보조한다(S370).
차량이 계속 가속되면서 엔진(110)에 부하가 증가하고 엔진(110)의 온도가 계속 상승한다. HCU(150)는 배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 기 설정된 온도의 상한온도(T1)를 초과하는지 비교한다(S350).
배기가스의 온도(Te)가 증가하여 배출가스 저감장치(130)의 정상으로 동작하는 기 설정된 온도의 상한온도(T1)를 초과하는 경우에는, 정상동작 판단부(160)는 배출가스 저감장치(130)가 비정상 동작하는 것으로 판단한다. 배출가스 저감장치(130)의 비정상 동작 중 차량이 가속될 때, 제어 조절부(170)는 엔진(110)의 출력을 제한하고 HSG(140) 토크로 차량을 가속시킨다(S360). HSG(140) 토크의 발생으로 엔진(110)의 부하가 감소되고 엔진(110)의 연료소비가 줄어들어 배기가스의 온도(Te)가 감소된다.
배기가스의 온도(Te)가 배출가스 저감장치(130)가 정상으로 동작하는 기 설정된 온도 범위 이내에 도달하면, 정상동작 판단부(160)는 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작하는 것으로 판단한다. 배출가스 저감장치(130)가 정상 동작인 경우에, 제어 조절부(170)는 엔진(110) 출력을 증가시키고 HSG(140) 토크로 엔진(110)의 출력을 보조한다(S370).
전술한 바와 같이 엔진이 충분히 가열되지 않은 상태에서 차량이 가속될 때, 엔진 배기가스의 온도를 배출가스 저감장치가 최대성능으로 동작하는 온도범위 이내가 되도록 엔진의 출력을 보조하는 하이브리드 차량의 HSG를 제어하는 장치 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치 및 방법은 배출가스 저감장치가 정상으로 동작하는 배기가스의 온도를 고려하여 엔진 출력을 보조함으로써, 연비 개선 및 NOx, CO, PM등의 배출가스를 저감시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 엔진
120: 배기가스 온도 측정부
130: 배출가스 저감장치
140: HSG
150: HCU
160: 정상동작 판단부
170: 제어 조절부

Claims (9)

  1. 엔진의 출력을 보조하는 하이브리드 차량의 HSG(Hybrid Starter and Generator) 제어 장치에 있어서,
    배출가스 저감장치가 장착된 엔진의 배기가스 온도를 측정하는 배기가스 온도 측정부;
    상기 엔진의 출력을 보조하는 HSG; 및
    측정된 배기가스의 온도에 기초하여 상기 HSG의 토크와 엔진의 출력을 제어하여 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 제어부;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 하이브리드 제어부는,
    상기 측정된 배기가스 온도에 기초하여 상기 배출가스 저감장치의 정상 동작 여부를 판단하는 정상동작 판단부;
    상기 배출가스 저감장치의 정상 동작과 비정상 동작을 구분하여 HSG의 토크발생과 엔진 출력을 제어하는 제어 조절부;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 정상동작 판단부는 측정된 배기가스 온도(Te)가 기 설정된 배기가스의 하한온도(T1) 미만인 경우에 상기 배출가스 저감장치의 비정상 동작으로 판단하고,
    상기 비정상 동작인 경우, 상기 제어 조절부는 상기 HSG 토크의 출력을 제한하고 상기 엔진의 출력으로 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 정상동작 판단부는 측정된 배기가스 온도(Te)가 기 설정된 배기가스의 정상동작 온도의 범위 이내인 경우에 상기 배출가스 저감장치의 정상 동작으로 판단하고,
    상기 정상 동작인 경우, 상기 제어 조절부는 상기 HSG 토크를 발생시키고 엔진 출력을 보조하여 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 정상동작 판단부는 측정된 배기가스 온도가 기 설정된 배기가스의 상한온도(T1)를 초과하는 경우에 상기 배출가스 저감장치의 비정상 동작으로 판단하고,
    상기 비정상 동작인 경우, 상기 제어 조절부는 상기 엔진의 출력을 제한하고 상기 HSG 토크로 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 장치.
  6. 차량의 상태 정보에 따라 차량을 가속함에 있어서 엔진의 출력을 보조하는 하이브리드 차량의 HSG(HSG, Belt-driven Starter and Generator) 제어 방법에 있어서,
    차량의 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 차량의 상태 정보 중 배기가스의 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 온도범위 이내인지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 HSG를 제어하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 방법.
  7. 제 6항 있어서,
    측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 기 설정된 배기가스의 하한온도(T1) 미만인 경우,
    상기 HSG 토크의 출력을 제한하고 상기 엔진의 출력으로 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 기 설정된 배기가스 온도범위 이내인 경우에,
    상기 HSG 토크를 발생시키고 엔진 출력을 보조하여 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    측정된 배기가스 온도가 배출가스 저감장치가 정상적으로 동작하는 기 설정된 배기가스의 상한온도(T2)를 초과하는 경우,
    상기 엔진의 출력을 제한하고 상기 HSG 토크로 차량의 가속을 제어하는 하이브리드 차량의 HSG 제어 방법.
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