KR20190072805A - Mhsg 시스템 제어 방법 및 이를 적용한 차량 - Google Patents

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강기홍
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 차량은 엔진, 상기 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(mild hybrid starter & generator), 및 상기 차량이소정 속도 이하일 때, 노면 상태, 차량 중량, 및 경사에기초하여 아이들 스톱 제어 금지 여부를 결정하는 MHSG 제어기를 포함한다.

Description

MHSG 시스템 제어 방법 및 이를 적용한 차량{METHOD FOR CONTROLLING MHSGSYSTEM AND VEHICLE WHICH THE METHOD IS APPLIED TO}
본 개시는 마일드 하이브리드 차량의 MHSG 시스템을 제어하는 방법 및 이를 적용한 차량에 관한 것이다. 구체적으로, MHSG 시스템의 아이들 스톱(idle stop)을 제어하는 방법에 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 배터리(예를 들어, 48 V 배터리)를 충전할 수 있다. 이에 따라, 마일드 하이브리드 차량의 연비가 향상될 수 있다.
종래의 아이들 스탑 제어 방식에서는, 차량이 언덕에 위치할 때, 언덕의 경사 각도에 상관 없이 자동 정지 금지 조건에 진입하게 된다. 그러면, 언덕에서 재시동 시 차량이 밀리고, 사용자에게 불안한 느낌을 주게 되어 상품성이 저하되는 문제점이 있다.
특정 환경에서 아이들 스톱에 의해 사용자가 불안감을 주지 않는 MHSG 시스템 제어 방법 및 이를 적용한 차량을 제공하고자 한다.
발명의 한 특징에 따른 차량은 엔진, 상기 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(mild hybrid starter & generator), 및 상기 차량이 소정 속도 이하일때, 노면 상태, 차량 중량, 및 경사에 기초하여 아이들 스톱 제어 금지 여부를 결정하는 MHSG 제어기를 포함한다.
발명의 다른 특징에 따른 MHSG(mild hybrid starter & generator)의 아이들 스톱을 제어하는 방법은, 차량의 속도 정보에 기초하여 상기 차량이 주행 모드인지를 판단하는 단계, 상기 차량의 속도 정보에 기초하여 상기 차량의 속도가 소정치 이하인지를 판단하는 단계, 및 상기 차량의 속도가 소정치 이하인 경우, 노면 상태, 차량 중량, 및 경사에기초하여 아이들 스톱 제어 금지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
실시 예는 노면 상태, 차량 중량, 및 경사에 기초하여 아이들 스톱 제어의 금지 여부를 결정함으로써, 특정 환경에서 재시동 시 차량이 밀리고, 사용자에게 불안한 느낌을 주게 되어 상품성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 MHSG 시스템의 주행 상태에 따른 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 MHSG 시스템의 구성의 일부를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 MHSG 시스템의 아이들 스톱 동작 제어를 나타낸 순서도이다.
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 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량(1)은 엔진(10), 변속기(110), MHSG(mild hybrid starter & generator)(120), 배터리(130), 차동기어장치(140), 휠(150), 및 보조 배터리(160)을 포함한다.
마일드 하이브리드 차량(1)의 동력 전달은 엔진(10)에서 발생된 토크가 변속기(110)의 입력축에 전달되고, 변속기(110)의 출력축으로부터 출력된 토크가 차동기어장치(140)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 휠(150)을 회전시킴으로써 엔진(10)에서 발생된 토크에 의해 마일드 하이브리드 차량이 주행하게 된다.
MHSG(120)는 엔진(10)을 시동하거나 엔진(10)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 또한, 상기 MHSG(120)는 엔진(10)의 토크를 보조할 수 있다. 즉, 상기 마일드 하이브리드 차량은 엔진(10)의 토크를 주동력으로 하면서 MHSG(120)의 토크를 보조동력으로 이용할 수 있다. MHSG(120)는 인버터 일체형일 수 있다.
배터리(130)는 MHSG(120)에 전기를 공급하거나, 회생제동 모드에서 MHSG(120)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다. 상기 배터리(130)는 48 V 배터리일 수 있다. 배터리(130)는 배터리(130)의 출력 전압을 저전압으로 변환하는 LDC(low voltage DC-DC converter)를 포함하는 일체형일 수 있다. 마일드 하이브리드 차량(1)은 LDC로부터 공급되는 저전압에 의해 충전되고, 전장 부하에 저전압(예를 들어, 12V)을 공급하는 보조 배터리(160)를 더 포함할 수 있다. MHSG 시스템은 MHSG(110)와 배터리(130)로 구성될 수 있다.
도 2는 실시 예에 따른 MHSG 시스템의 주행 상태에 따른 변화를 나타낸 도면이다.
먼저, 주행 상태가 출발일 때, MHSG(120)의 모드는 엔진시동모드로, MHSG(120)는 엔진(10)을 시동한다.
주행 상태가 속도를 올리거나 오르막 주행과 같은 가속 상태일 때, MHSG(120)의 모드는 엔진토크 보조모드로, MHSG(120)는 엔진(10)의 토크를 보조한다. 이때, 배터리(130)는 방전되고, MHSG(120)가 보조하는 토크만큼 엔지(10)에서의 연료 분사량이 저감된다.
주행 상태가 정속 주행일 때, MHSG(120)의 모드는 배터리 방전모드로, 배터리(130)가 보조 배터리(160)를 충전하고, 보조 배터리(160)로부터 전장 부하로 전력이 공급된다. 정속 주행에서는, MHSG(120)의 알터네이터가 발전하지 않음으로써 엔진(10)의 부하가 저감된다.
주행 상태가 감속 주행일 때, MHSG(120)의 모드는 회생제동모드로, MHSG(120)는 회생 제동하고, 대용량 에너지(대략 8-10kw)를 회생시켜 배터리(130)를 충전할 수 있다. 또는, MHSG(120)의 모드는 관성주행모드로, MHSG(120)가 관성 주행에 필요한 토크를 제공할 수 있으며, 배터리(130)는 방전된다. 그러면, 엔진(10)으로의 연료 차단 기간이 연장될 수 있다.
주행 상태가 정차일 때, MHSG(120)의 모드는 아이들 스톱모드로, MHSG(120)는 아이들 스톱 상태로 시동을 정지시킨다.
도 3은 실시 예에 따른 MHSG 시스템의 구성의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, MHSG 시스템은 MHSG 제어기(170)을 더 포함할 수 있다.
MHSG 제어기(170)는 차량의 중량, 날씨 정보, 경사에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보를 기초로 MHSG(120)의 아이들 스톱 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, MHSG 제어기(170)는 소정 조건에서 아이들 스톱 진입을 금지시킬 수 있다.
정보 수신기(180)는 TPEG(Transport Protocol Expert Group) 또는 네비게이션 정보를 수신하고, 차량(1)의 GPS 정보도 수신할 수 있다. TPEG 정보 또는 네비게이션 정보는 차량의 현재 위치에서 목적지까지의 경로 및 경로상의 날씨정보를 포함할 수 있다. MHSG 제어기(170)는 정보 수신기(180)를 통해 전달받은 TPEG 정보 또는 네비게이션 정보에서 아이들 스톱 동작 제어에 필요한 날씨 정보를 얻고, 차량(1)의 GPS 정보에 기초하여 현재 차량(1) 위치의 날씨에 기초하여 도로 노면의 상태를 추정할 수 있다. 노면 상태는 노면의 미끄럼 정도를 포함할 수 있다.
경사 센서(190)는 차량의 현재 위치에서의 경사를 감지하고, 감지된 경사에 대한 정보를 MHSG 제어기(170)로 전송할 수 있다.
속도 센서(200)는 차량의 현재 속도를 감지하고, 감지된 속도에 대한 정보를 MHSG 제어기(170)로 전송할 수 있다.
타이어 공기압 센서(210)는 차량의 타이어 내부의 공기압을 감지하고, 감지된 타이어 공기압에 대한 정보를 MHSG 제어기(170)로 전송할 수 있다. 중량에 따라 타이어 공기압이 선형적으로 증가하는 원리에 따라, MHSG 제어기(170)는 감지된 타이어 공기압을 기초로 중량을 계산할 수 있다.
MHSG 제어기(170)는 차량의 속도가 소정치 미만일 때, 날씨 정보에 기초하여 노면 상태를 판단하고, 차량의 중량을 계산하여, 아이들 스톱 제어 진입 금지 여부를 결정할 수 있다. 아이들 스톱 제어란, 아이들 스톱 조건을 만족하는 경우 차량을 자동 정지시키고, 아이들 스톱 조건을 벗어나는 경우 엔진에 시동을 거는 동작 제어를 의미한다.
MHSG 제어기(170)가 아이들 스톱 제어를 금지하면, 아이들 스톱 조건이 만족되는 경우라도, MHSG(120)를 자동 정지시키지 않고, 현재 엔진 구동 모드를 유지할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 실시 예에 따른 아이들 스톱 동작 제어를 설명한다.
도 4는 실시 예에 따른 MHSG 시스템의 아이들 스톱 동작 제어를 나타낸 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, S1 단계에서 엔진(10)의 시동이 걸린다. 그러면, S2 단계에서, MHSG 제어기(170)는 차량이 엔진 구동 모드를 감지한다. 이때, MHSG 제어기(170)는 차량 속도 정보를 이용할 수 있다.
감지 결과 주행 모드인 경우, S3 단계에서, MHSG 제어기(170)는 차속이 10KPH 이하인지 판단한다.
S3 단계에서의 MHSG 제어기(170) 판단 결과, 차속이 10KPH 초과인 경우, 주행 모드를 유지한다(S4 단계). S3 단계에서의 MHSG 제어기(170) 판단 결과, 차속이 10KPH 이하인 경우, S5 단계에서, MHSG 제어기(170)는 TPEG 또는 네비게이션 정보를 기초로 차량(1)의 목적지까지의 경로에서의 날씨 정보를 기초로 노면 상태를 추정하고, 차량 중량 및 경사를 계산한다.
S6 단계에서, MHSG 제어기(170)는 노면 미끄럼, 차량 중량, 및 경사가 대응하는 소정의 임계치(RSth, Wth, SAth) 이상인지 판단한다. 예를 들어, MHSG 제어기(170)는 노면 미끄럼이 RSth 이상이고, 차량 중량이 Wth 이상이며, 경사가 SAth 이상인지를 판단한다.
S6 단계에서 MHSG 제어기(170)의 판단결과, 노면 미끄럼, 차량 중량, 및 경사 모두가 대응하는 임계치(RSth, Wth, SAth) 이상이면, S7 단계에서 MHSG 제어기(170)는 아이들 스톱 제어를 금지시킨다.
S6 단계에서 MHSG 제어기(170)의 판단결과, 노면 미끄럼, 차량 중량, 및 경사 모두가 대응하는 임계치(RSth, Wth, SAth) 이상이 아니라면, S9 단계에서 MHSG 제어기(170)는 정상 모드로 유지한다. 정상 모드에서는, 차량 운행 조건이 아이들 스톱 조건에 부합할 경우, MHSG 제어기(170)는 차량을 자동 정지시킬 수 있다.
S8 단계에서, MHSG 제어기(170)는 차량의 운행 상태를 감지하여 주차장 또는 오르막길을 통과했는지 판단한다.
S8 단계에서 MHSG 제어기(170)의 판단결과, 차량이 주차장 또는 오르막길을 통과한 경우, 금지된 아이들 스톱 제어를 해제하고 정상 모드로 진입한다(S9 단계). S8 단계에서 MHSG 제어기(170)의 판단결과, 차량이 주차장 또는 오르막길을 통과하지 못한 경우, 아이들 스톱 제어 금지를 유지한다(S7 단계).
S8 단계에서, MHSG 제어기(170)는 차량의 주행 상태를 기초로 주차장 통과 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, MHSG 제어기(170)는 차량이 소정 속도 이하로 주행하다가 정지하는 운행 패턴이 소정 횟수 이상 감지되면, 주차장에 있는 것으로 판단하고, 그렇지 않은 경우 주차장을 벗어난 것으로 판단할 수 있다. 또한, MHSG 제어기(170)는 경사 센서(190)로부터 수신하는 경사 정보를 근거로 오르막길의 통과 여부를 판단할 수 있다.
실시 예는 노면 상태, 차량 중량, 및 경사에 기초하여 아이들 스톱 제어의 금지 여부를 결정함으로써, 언덕에서 재시동 시 차량이 밀리고, 사용자에게 불안한 느낌을 주게 되어 상품성이 저하되는 문제를 해결할 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.
1: 차량
10: 엔진
110: 변속기
120: MHSG
130: 배터리
140: 차동 기어 장치
150: 휠
160: 보조 배터리
170: MHSG 제어기
180: 정보 수신기
190: 경사센서
200: 속도 센서
210: 타이어 공기압 센서

Claims (10)

  1. 엔진;
    상기 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(mild hybrid starter & generator); 및
    상기 차량이 소정 속도 이하일 때, 노면 상태, 차량 중량, 및 경사에 기초하여 아이들 스톱 제어 금지 여부를 결정하는 MHSG 제어기를 포함하는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MHSG 제어기는,
    TPEG 또는 네비게이션 정보에 기초하여 목적지까지의 경로에서의 날씨 정보를 얻고, 상기 차량의 현재 위치에서의 날씨 정보를 기초로 도로 노면의 상태를 추정하는 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 MHSG 제어기는, 상기 도로 노면의 미끄럼 정도가 제1 임계치 이상이고, 상기 차량 중량이 제2 임계치 이상이며, 상기 경사가 제3 임계치 이상일때, 상기 차량의 아이들 스톱 제어를 금지하는 차량.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 MHSG 제어기는,
    상기 차량의 운행 정보를 기초로 상기 차량이 주차장을 벗어난 것으로 판단하면, 상기 아이들스톱 제어 금지를 해제하고, 정상 모드로 진입하는 차량.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 MHSG 제어기는,
    상기 차량의 현재 위치에서의 경사에 기초하여 상기 차량이 오르막길을 통과한 것으로 판단하면, 상기 아이들스톱 제어 금지를 해제하고, 정상 모드로 진입하는 차량.
  6. MHSG(mild hybrid starter & generator)의 아이들 스톱을 제어하는 방법에 있어서,
    차량의 속도 정보에 기초하여 상기 차량이 주행 모드인지를 판단하는 단계;
    상기 차량의 속도 정보에 기초하여 상기 차량의 속도가 소정치 이하인지를 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 속도가 소정치 이하인 경우, 노면 상태, 차량 중량, 및 경사에기초하여 아이들 스톱 제어 금지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 MHSG 아이들 스톱 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아이들 스톱 제어 금지 여부를 결정하는 단계는,
    TPEG 또는 네비게이션 정보에 기초하여 목적지까지의 경로에서의 날씨 정보를 얻고, 상기 차량의 현재 위치에서의 날씨 정보를 기초로 도로 노면의 상태를 추정하는 단계를 포함하는 MHSG 아이들 스톱 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 아이들 스톱 제어 금지 여부를 결정하는 단계는,
    상기 MHSG 제어기는, 상기 도로 노면의 미끄럼 정도가 제1 임계치 이상이고, 상기 차량 중량이 제2 임계치 이상이며, 상기 경사가 제3 임계치 이상일때, 상기 차량의 아이들 스톱 제어를 금지하는 포함하는 단계를 더 포함하는 MHSG 아이들 스톱 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차량의 운행 정보를 기초로 상기 차량이 주차장을 벗어난 것으로 판단하면, 상기 아이들스톱 제어 금지를 해제하고, 정상 모드로 진입하는 단계를 포함하는 MHSG 아이들 스톱 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차량의 현재 위치에서의 경사에 기초하여 상기 차량이 오르막길을 통과한 것으로 판단하면, 상기 아이들스톱 제어 금지를 해제하고, 정상 모드로 진입하는 단계를 포함하는 MHSG 아이들 스톱 제어 방법.
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