KR20180068186A - 마일드 하이브리드 차량의 mhsg 제어 방법 및 장치 - Google Patents

마일드 하이브리드 차량의 mhsg 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법은, MHSG(mild hybrid starter & generator)의 제어를 위한 데이터를 검출하는 단계; 상기 데이터를 기초로 목표 부스트압을 계산하는 단계; 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값을 설정된 값과 비교하는 단계; 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 이상이면, MHSG의 목표 토크를 결정하는 단계; 및 상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법 및 장치{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING MHSG OF MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마일드 하이브리드 차량의 가속감을 향상시킬 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.
하이브리드 차량은 엔진과 모터의 파워 분담비에 따라 마일드(mild) 타입과 하드(hard) 타입으로 구분할 수 있다. 마일드 타입의 하이브리드 차량(이하, 마일드 하이브리드 차량이라 한다)은 알터네이터 대신에 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(mild hybrid starter & generator; MHSG)가 구비된다. 하드 타입의 하이브리드 차량은 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기와 차량을 구동하는 구동 모터가 각각 별도로 구비된다.
마일드 하이브리드 차량은 MHSG를 이용하여 주행 상태에 따라 엔진 토크를 보조할 수 있으며, 회생제동을 통해 배터리를 충전할 수 있다. 이에 따라, 마일드 하이브리드 차량의 에너지 효율이 향상될 수 있다.
터보차저는 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 이용하여 터빈을 회전시키고, 그 회전력으로 컴프레서를 회전시켜 엔진에 고압의 공기를 과급하여 엔진의 출력을 높이는 장치이다. 이러한 터보차저는 아이들 구간 또는 저속 구간에서 가속을 하는 경우 낮은 배기압력으로 인해 터보랙(turbo-lag) 현상이 발생되는 문제점을 가지고 있다. 이에 따라, 운전자는 비선형적인 가속감을 느끼게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, MHSG의 토크를 이용하여 터보랙을 방지할 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법은, MHSG(mild hybrid starter & generator)의 제어를 위한 데이터를 검출하는 단계; 상기 데이터를 기초로 목표 부스트압을 계산하는 단계; 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값을 설정된 값과 비교하는 단계; 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 이상이면, MHSG의 목표 토크를 결정하는 단계; 및 상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 목표 부스트압은 가속 페달의 위치값, 엔진의 속도, 흡기량, 및 흡기온을 기초로 계산될 수 있다.
상기 MHSG 제어 방법은, 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 MHSG의 목표 토크는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값을 기초로 결정될 수 있다.
상기 MHSG 제어 방법은, 상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 중에 상기 목표 부스트압과 상기 흡기압의 차이값을 상기 설정된 값과 비교하는 단계; 및 상기 목표 부스트압과 상기 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치는, 엔진을 기동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(mild hybrid starter & generator)의 제어를 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및 상기 데이터를 기초로 목표 부스트압을 계산하는 제어기;를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 설정된 값 이상이면 MHSG의 목표 토크를 결정하고, 상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어할 수 있다.
상기 제어기는 가속 페달의 위치값, 엔진의 속도, 흡기량, 및 흡기온을 기초로 상기 목표 부스트압을 계산할 수 있다.
상기 제어기는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않을 수 있다.
상기 제어기는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값을 기초로 상기 MHSG의 목표 토크를 결정할 수 있다.
상기 제어기는 상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 중에 상기 목표 부스트압과 상기 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않을 수 있다.
상기 데이터 검출부는, 가속 페달의 위치값을 검출하는 가속 페달 위치 센서; 엔진의 속도를 검출하는 엔진 속도 센서; 흡기압을 검출하는 흡기압 센서; 흡기량을 검출하는 흡기량 센서; 및 흡기온을 검출하는 흡기온 센서;를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, MHSG의 토크를 이용하여 터보랙을 방지할 수 있다. 이에 따라, 마일드 하이브리드 차량의 가속감을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보차저 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법의 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터보차저 시스템의 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량은 엔진(10), 변속기(20), MHSG(mild hybrid starter & generator)(30), 배터리(40), 차동기어장치(50), 및 휠(60)을 포함한다.
엔진(10)은 연료와 공기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진(10)은 연료와 공기가 유입되는 다수의 연소실(11) 및 연료를 분사하는 인젝터(12)을 포함할 수 있다. 엔진(10)은 흡기 매니폴드(13)에 연결되어 상기 연소실(11) 내부로 유입된 공기를 유입받으며 연소 과정에서 발생한 배기 가스는 배기 매니폴드(14)에 모인 후 상기 엔진(10) 외부로 배출되게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 터보차저 시스템은 터보차저(110), 흡기 라인(120), 스로틀 밸브(130), 제1 배기 라인(140), 제2 배기 라인(150), 및 웨이스트 게이트 밸브(151)를 포함할 수 있다.
터보차저(100)는 터빈(111) 및 컴프레서(112)를 포함한다. 상기 터빈(111)은 배기 가스에 의해 회전하고, 상기 컴프레서(112)는 상기 터빈(111)의 회전에 의해 발생하는 동력에 의해 회전한다. 상기 터빈(111)과 컴프레서(112)는 샤프트(113)에 의해 연결된다.
흡기 라인(120)은 엔진(10)의 흡기 매니폴드(13)로 공기를 공급한다. 상기 흡기 라인(120)으로 유입되는 공기는 에어크리너(121)를 통해 정화될 수 있다. 상기 컴프레서(112)가 회전하면서 외부에서 유입된 공기가 압축되어 엔진(10)으로 공급된다. 따라서, 고압의 공기가 공급되어 엔진(10)의 출력을 높일 수 있다. 상기 컴프레서(112)를 통과하는 공기를 냉각하기 위해 인터 쿨러(122)가 상기 흡기 라인(120) 상에 구비될 수 있다.
스로틀 밸브(130)의 개도에 따라 상기 흡기 라인(120)으로부터 엔진(10)으로 공급되는 공기의 흐름이 제어된다.
제1 배기 라인(140)은 배기 매니폴드(14)의 배기 가스를 배출하도록 형성된다. 상기 제1 배기 라인(140) 상에는 촉매를 포함하는 후처리장치(141)가 배치되어 배기가스의 유해 성분을 저감할 수 있다.
제2 배기 라인(150)은 배기 매니폴드(14)로부터 배출되는 배기 가스의 일부가 상기 터빈(111)을 거쳐 상기 제1 배기 라인(140)에 합류하도록 형성된다.
웨이스트 게이트 밸브(151)의 개도에 따라 상기 제2 배기 라인(150)으로부터 배출되는 배기 가스의 흐름이 제어된다.
마일드 하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(10)에서 발생된 토크가 변속기(20)의 입력축에 전달되고, 변속기(20)의 출력축으로부터 출력된 토크가 차동기어장치(50)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 휠(60)을 회전시킴으로써 엔진(10)에서 발생된 토크에 의해 마일드 하이브리드 차량이 주행하게 된다.
MHSG(30)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 상기 MHSG(30)는 상기 엔진(10)을 기동하거나 상기 엔진(10)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 또한, 상기 MHSG(30)는 상기 엔진(10)의 토크를 보조할 수 있다. 상기 마일드 하이브리드 차량은 상기 엔진(10)의 연소 토크를 주동력으로 하면서 상기 MHSG(30)의 토크를 보조동력으로 이용할 수 있다. 상기 엔진(10)과 상기 MHSG(30)는 벨트(32)를 통해 연결될 수 있다.
배터리(40)는 상기 MHSG(30)에 전기를 공급하거나, 회생제동 모드에서 상기 MHSG(30)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다. 상기 배터리(40)는 48 V 배터리일 수 있다. 상기 마일드 하이브리드 차량은 상기 배터리(40)로부터 공급되는 전압을 저전압으로 변환하는 LDC(low voltage DC-DC converter)와 저전압을 사용하는 전장 부하에 저전압을 공급하는 12 V 배터리를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 MHSG 제어 장치는 데이터 검출부(70) 및 제어기(80)를 포함한다.
데이터 검출부(70)는 MHSG(30)를 제어하기 위한 데이터를 검출하며 상기 데이터 검출부(70)에서 검출된 데이터는 상기 제어기(80)에 전달된다. 상기 데이터 검출부(70)는 가속 페달 위치 센서(71), 엔진 속도 센서(72), 흡기압 센서(73), 흡기량 센서(74), 및 흡기온 센서(75)를 포함할 수 있다. 상기 데이터 검출부(70)는 상기 마일드 하이브리드 차량을 제어하기 위한 검출부들(예를 들어, 브레이크 페달 위치 검출부, SOC 검출부 등)을 더 포함할 수 있다.
가속 페달 위치 센서(71)는 가속 페달의 위치값(즉, 가속 페달이 눌린 정도)을 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(80)에 전달한다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100 %이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0 %이다.
엔진 속도 센서(72)는 상기 엔진(10)의 속도를 검출하여 이에 대한 신호를 상기 제어기(80)에 전달한다. 상기 엔진 속도 센서(72)는 크랭크샤프트의 위상 변화로부터 엔진 속도를 검출할 수 있다.
흡기압 센서(73)는 엔진(10)으로 공급되는 공기의 압력(흡기압)을 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(80)에 전달한다.
흡기량 센서(74)는 엔진(10)으로 공급되는 공기의 유량(흡기량)을 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(80)에 전달한다.
흡기온 센서(75)는 엔진(10)으로 공급되는 공기의 온도(흡기온)를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(80)에 전달한다.
제어기(80)는 데이터 검출부(70)에 의해 검출된 데이터를 기초로 MHSG(30)를 제어한다. 제어기(80)는 상기 데이터를 기초로 목표 부스트압을 계산할 수 있고, 터보랙을 방지할 수 있도록 MHSG(30)의 목표 토크를 결정할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 제어기(80)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MSHG 제어 방법의 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 MSHG 제어 방법은 MHSG(30)의 제어를 위한 데이터를 검출함으로써 시작된다(S100). 즉, 가속 페달 위치 센서(71)는 가속 페달의 위치값을 검출하고, 엔진 속도 센서(72)는 엔진(10)의 속도를 검출하며, 흡기압 센서(73)는 흡기압을 검출하고, 흡기량 센서(74)는 흡기량을 검출하며, 흡기온 센서(75)는 흡기온을 검출할 수 있다.
제어기(80)는 상기 데이터를 기초로 목표 부스트압(TBP)을 계산한다(S110). 예를 들어, 제어기(80)는 가속 페달의 위치값, 엔진(10)의 속도, 흡기량 및 흡기온을 기초로 상기 목표 부스트압(TBP)을 계산할 수 있다.
제어기(80)는 상기 목표 부스트압(TBP)과 상기 흡기압의 차이값(D1)을 설정된 값(P1)과 비교한다(S120). 상기 설정된 값(P1)은 상기 흡기압이 상기 목표 부스트압(TBP)을 추종하지 못하여 터보랙이 발생되는 경우를 판단하기 위하여 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다.
상기 S120 단계에서 상기 차이값(D1)이 상기 설정된 값(P1) 미만이면, 터보랙이 발생되지 않는 경우로서, 제어기(80)는 터보랙 방지를 위한 MHSG(30)의 토크를 발생시키지 않을 수 있다(S160).
상기 S120 단계에서 상기 차이값(D1)이 상기 설정된 값(P1) 이상이면, 제어기(80)는 MHSG(30)의 목표 토크를 결정한다(S130). 상기 MHSG(30)의 목표 토크는 상기 목표 부스트압(TBP)과 상기 흡기압의 차이값(D1)을 기초로 결정될 수 있다. 즉, 터보랙 방지를 위하여 상기 차이값(D1)이 클수록 상기 MHSG(30)의 목표 토크가 커질 수 있다.
제어기(80)는 상기 MHSG(30)의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG(30)를 제어할 수 있다(S140). 이에 따라, 상기 목표 부스트압(TBP)과 상기 흡기압의 차이값(D1)이 감소하게 되어 터보랙이 방지될 수 있다.
상기 MHSG(30)의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG(30)를 제어하는 중에, 제어기(80)는 상기 목표 부스트압(TBP)과 상기 흡기압의 차이값(D1)을 설정된 값(P1)과 비교할 수 있다(S150).
상기 S150 단계에서 상기 목표 부스트압(TBP)과 상기 흡기압의 차이값(D1)이 상기 설정된 값(P1) 이상이면, 제어기(80)는 상기 S100 내지 S140 단계를 계속하여 수행한다.
상기 S150 단계에서 상기 목표 부스트압(TBP)과 상기 흡기압의 차이값(D1)이 상기 설정된 값(P1) 미만이면, 터보랙이 발생되지 않는 경우로서, 제어기(80)는 터보랙 방지를 위한 MHSG(30)의 토크를 발생시키지 않을 수 있다(S160).
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, MHSG(30)의 토크를 이용하여 터보랙을 방지할 수 있다. 이에 따라, 마일드 하이브리드 차량의 가속감을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 엔진 20: 변속기
30: MHSG 40: 배터리
50: 차동기어장치 60: 휠
70: 데이터 검출부 80: 제어기

Claims (11)

  1. MHSG(mild hybrid starter & generator)의 제어를 위한 데이터를 검출하는 단계;
    상기 데이터를 기초로 목표 부스트압을 계산하는 단계;
    상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값을 설정된 값과 비교하는 단계;
    상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 이상이면, MHSG의 목표 토크를 결정하는 단계; 및
    상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 단계;
    를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목표 부스트압은 가속 페달의 위치값, 엔진의 속도, 흡기량, 및 흡기온을 기초로 계산되는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않는 단계;
    를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MHSG의 목표 토크는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값을 기초로 결정되는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 중에 상기 목표 부스트압과 상기 흡기압의 차이값을 상기 설정된 값과 비교하는 단계; 및
    상기 목표 부스트압과 상기 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않는 단계;
    를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 방법.
  6. 엔진을 기동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(mild hybrid starter & generator)의 제어를 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및
    상기 데이터를 기초로 목표 부스트압을 계산하는 제어기;를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 설정된 값 이상이면 MHSG의 목표 토크를 결정하고, 상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 가속 페달의 위치값, 엔진의 속도, 흡기량, 및 흡기온을 기초로 상기 목표 부스트압을 계산하는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 목표 부스트압과 흡기압의 차이값을 기초로 상기 MHSG의 목표 토크를 결정하는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 MHSG의 목표 토크를 발생시키도록 상기 MHSG를 제어하는 중에 상기 목표 부스트압과 상기 흡기압의 차이값이 상기 설정된 값 미만이면, 터보랙 방지를 위한 MHSG의 토크를 발생시키지 않는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 데이터 검출부는,
    가속 페달의 위치값을 검출하는 가속 페달 위치 센서;
    엔진의 속도를 검출하는 엔진 속도 센서;
    흡기압을 검출하는 흡기압 센서;
    흡기량을 검출하는 흡기량 센서; 및
    흡기온을 검출하는 흡기온 센서;
    를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 제어 장치.
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