KR20200073839A

KR20200073839A - 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20200073839A
Application number: KR1020180162460A
Authority: KR
Inventors: 김영민
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-24
Also published as: KR102518594B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라 연료탱크로부터 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제1퍼지라인과, 연료탱크로부터 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제2퍼지라인을 구비한 연료증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템은 엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG, 차량의 운전 정보를 감지하는 운전 정보 감지부, 및 상기 운전 정보 감지부를 통하여 감지된 운전 정보에 근거해서 각종 제어 신호를 생성하여, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 동작을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하고 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 그 방법{CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE WITH FUEL VAPOR DUAL PURGE SYSTEM}

본 발명은 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 증기 듀얼(Dual) 퍼지 시스템이 적용된 차량에서 엔진 토크 손실을 보상하여 차량의 성능을 향상시키기 위한 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

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(또는 마일드 하이브리드 차량)은 알터네이터(alternator) 대신에 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(mild hybrid starter & generator; MHSG)를 포함한다. 하드 타입의 하이브리드 차량은 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기와 차량을 구동하는 구동 모터를 각각 별도로 포함한다.

마일드 하이브리드 차량은 MHSG의 토크만으로 차량을 구동시키는 주행 모드는 없지만, 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.

한편, 자동차 산업은 배기가스를 개선하기 위하여 많은 연구를 해오고 있으며, 특히 해외에서는 가솔린 연료의 증발가스 성분 중 탄화수소(HC)의 배출을 최소화하기 위해 연료증발가스 총량을 0.5g/day 이하로 규제하는 규정법규를 적용하고 있는 실정이고, 순차적으로 연료증발 가스의 총량을 0.054g/day 이하로 확대할 예정이다.

일반적으로 규정법규에 대응하기 위하여 최근에는 연료탱크의 재질을 향상시키고 연결구조를 최적화시켜, 연료탱크를 투과하는 연료증발가스의 발생을 최소화시키고 있으며, 다른 한편으로는 연료공급장치에 캐니스터를 적용한 연료증발가스 재순환 장치를 적용하고 있다.

여기서, 상기 캐니스터는 휘발성 연료를 저장하는 연료 탱크로부터 연료증발가스를 흡수할 수 있는 흡착성 물질을 함유한 것으로, 기화기의 뜨개실과 연료탱크에서 증발하는 연료증발가스가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하기 위하여 연료탱크와 연결되어 연료증발가스를 포집하게 된다.

이와 같이, 캐니스터에 포집된 연료증발가스는 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit; 이하 'ECU'라 함)에 의해 제어되는 압력제어 솔레노이드 밸브(Purge Control Solenoid Valve; PCSV)를 통하여 다시 엔진으로 유입되어 연소가 이루어짐으로써, 연료증발가스를 재순환시키는 것이다.

이와 같은, 종래 기술에 의한 연료 증기 퍼지 시스템을 터보차저와 함께 사용하는 듀얼 퍼지 시스템은, 연료탱크로부터 흡기매니폴더 측으로 연결되는 제1퍼지라인과, 연료탱크로부터 터보차저 측으로 연결되는 제2퍼지라인을 포함하고 있는 바, 상기 제1,2퍼지라인을 통해 연료탱크의 연료증발가스가 흡기매니폴드 측으로 공급됨에 따라, 연료증발가스가 외기와 함께 엔진으로 유입되어 연소되게 된다.

그런데, 상기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 차량의 경우, 터보차저에 의한 부스팅이 이루어질 때 터보차저의 압력 손실로 인하여 고속, 고부하 영역에서 엔진 토크가 부족하게 되는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터보차저를 적용한 듀얼 퍼지 시스템에서, 터보차저에 의해 부스팅이 이루어질 때 터보차저의 압력 손실로 인하여 고속, 고부하 영역에서 엔진 토크가 부족해지는 경우, MHSG를 구동시켜 부족한 토크를 보조할 수 있는 마일드 하이브리드 차량용 연료 증발가스 듀얼 퍼지 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따라 연료탱크로부터 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제1퍼지라인과, 연료탱크로부터 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제2퍼지라인을 구비한 연료증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템은, 엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG; 차량의 운전 정보를 감지하는 운전 정보 감지부; 및 상기 운전 정보 감지부를 통하여 감지된 운전 정보에 근거해서 각종 제어 신호를 생성하여, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 동작을 제어하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하고 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 운전 정보 감지부는 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스의 압력을 감지하는 캐니스터 압력 센서를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 제1설정압력보다 클 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하여 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제2퍼지라인을 통하여 상기 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 운전 정보 감지부를 통하여 감지된 운전 정보를 기초로 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용될 수 있다.

상기 제어기는, 작동 RPM이 설정 RPM보다 크고 엔진 부하가 설정 부하보다 크면 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이라고 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건일 경우, 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하기 위해 상기 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하고, 상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이 아닐 경우, 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 작을 경우 상기 MHSG를 상기 엔진 토크 손실량과 같은 토크로 구동하고, 상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 크거나 같을 경우 상기 MHSG를 상기 MHSG의 최대 토크로 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 제1설정압력보다 작거나 같을 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하여 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제1퍼지라인을 통하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

연료탱크로부터 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제1퍼지라인과, 연료탱크로부터 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제2퍼지라인을 구비한 연료증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용되고, 엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG; 차량의 운전 정보를 감지하는 운전 정보 감지부; 및 상기 운전 정보 감지부를 통하여 감지된 운전 정보에 근거해서 각종 제어 신호를 생성하여, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템의 제어 방법은 엔진의 시동을 ON 하는 단계; 차량의 운전 정보를 감지하는 단계; 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하는 단계; 및 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 차량의 운전 정보를 감지하는 단계는, 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스의 압력을 감지하는 단계; 및 상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력과 제1설정압력을 비교하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력과 상기 제1설정압력을 비교하는 단계는, 상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 상기 제1설정압력보다 클 경우, 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제2퍼지라인을 통하여 상기 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 상기 제어기에 의하여 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 차량의 운전 정보를 감지하는 단계는, 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 차량의 운전 조건이 상기 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 단계는, 작동 RPM이 설정 RPM보다 크고 엔진 부하가 설정 부하보다 크면 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이라고 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 차량의 운전 조건이 상기 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건일 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하는 단계;를 수행하고, 상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이 아닐 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하는 단계 및 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 단계를 수행하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 단계는, 상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 작을 경우 상기 MHSG를 상기 엔진 토크 손실량과 같은 토크로 구동하고, 상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 크거나 같을 경우 상기 MHSG를 상기 MHSG의 최대 토크로 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력과 상기 제1설정압력을 비교하는 단계는, 상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 상기 제1설정압력보다 작거나 같을 경우, 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제1퍼지라인을 통하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 상기 제어기에 의하여 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 의한 마일드 하이브리드 차량용 연료 증발가스 듀얼 퍼지 제어 시스템 및 그 방법에 의하면, 터보차저를 적용한 듀얼 퍼지 시스템에서, 터보차저에 의해 부스팅이 이루어질 때 터보차저의 압력 손실로 인하여 고속, 고부하 영역에서 엔진 토크가 부족해지는 경우, MHSG를 구동시켜 부족한 토크를 보조할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료증기 듀얼 퍼지 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예가 적용되는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MHSG 토크 보조 상황에서의 토크를 종래 기술과 비교한 그래프이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

이하에서는 발명의 실시 예에 의한 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 연료증기 듀얼 퍼지 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료증기 듀얼 퍼지 시스템은, 흡기를 조절하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급하는 서지탱크(1)에 맵센서(Manifold Absolute Pressure(MAP); 2)가 부착되어, 흡기압력을 감지할 수 있다.

운전자의 가속 페달의 조작에 따라 상기 서지탱크(1)로 유입되는 흡기량을 조절하기 위해 전자식스로틀컨트롤밸브장치(Electronic Throttle Valve Control (ETC): 4)이 상기 서지탱크(1)와 연결된 제1흡기라인(3)에 설치된다.

상기 제1흡기라인(3)에는 열교환을 통해 흡기의 온도를 저감하기 위한 인터쿨러(5)가 설치되고, 상기 인터쿨러(5)의 전단에는 터보차저의 컴프레셔(6)가 연결되어, 컴프레셔(6)가 엔진의 배기가스로 작동되는 터빈의 동력을 전달받아 작동하면서 흡기를 압축하여 제1흡기라인(3)로 공급하고, 컴프레셔(6)의 압축에 의해 온도가 상승한 흡기를 상기 인터쿨러(5)가 냉각하여 엔진으로 공급하게 된다.

상기 컴프레셔(6)에 의해 상승된 흡기 압력을 감지하기 위해 부스트 센서(7)가 상기 전자식스로틀컨트롤밸브장치(4)와 인터쿨러(5) 사이의 제1흡기라인(3)에 설치될 수 있다.

상기 컴프레셔(6)의 입구에는 에어크리너(8)가 에어 호스와 같은 제2흡기라인(9)를 통해 연결되어, 컴프레셔(6)로 유입되는 흡기의 이물질을 에어크리너(8)가 걸러주게 된다.

상기 에어크리너(8)와 컴프레셔(6) 사이의 제2흡기라인(9)에는 차압생성밸브(10)가 설치되어, 차압생성밸브(10)의 개폐 정도에 따라 제2흡기라인(9)을 통해 유입되는 외기의 유량이 조절된다.

상기 차압제어밸브(10)와 상기 컴프레셔(6)를 연결하는 제2흡기라인(9)에는 배기 가스의 일부를 다시 엔진 쪽으로 재순환시키는 재순환 가스통로(11)가 연결되고, 재순환 가스통로(11)에는 재순환 가스의 유량을 조절하는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브(12)와 재순환 가스와 열교환을 통해 재순환 가스의 온도를 저감시키는 EGR 쿨러(13)가 각각 설치되어 있다.

한편, 연료탱크(14)에서 증발되는 연료증발가스를 포집하기 위해 캐니스터(15)가 연료탱크(14)와 연결되고, 연료탱크(14)에서 연료압력을 감지하기 위한 연료압센서(16)가 연료탱크(14)에 설치되며, 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스를 포집량을 제어하기 위해 캐니스터 제어밸브(Canister Control valve(CCV); 17)가 캐니스터(15)에 설치되어 있다.

또한, 캐니스터(15)에서 포집된 연료증발가스를 엔진의 흡기 측으로 공급하여 연소시키기 위해 캐니스터(15)에는 메인 퍼지라인(18)의 일단이 캐니스터(15)에 연결되고, 메인 퍼지라인(18)을 통한 연료증발가스의 공급을 제어하기 위해 메인 퍼지라인(18)에는 퍼지컨트롤솔레노이드밸브(Purge Control Solenoid Valve(PSCV); 19)가 설치된다.

상기 메인 퍼지라인(18)의 타단에는 커플러(20)를 통해 제1보조 퍼지라인(21)과 제2보조 퍼지라인(22)의 일단들이 분기되고, 제1보조 퍼지라인(21)의 타단은 전자식스로틀컨트롤밸브장치(4)과 서지탱크(1) 사이의 제1흡기라인(3)에 연결되어, 캐니스터(15)의 연료증발가스가 메인 퍼지라인(18)과 제1보조 퍼지라인(21)을 통해 제1흡기라인(3)을 거쳐서 엔진으로 공급되어 연소된다.

이 때, 제1흡기라인(3)의 흡기가 제1보조 퍼지라인(21)으로 역류되는 것을 방지하기 위해 제1보조 퍼지라인(21)에는 제1체크밸브(Check Valve1(CV1); 23)가 설치될 수 있다.

터보차저의 컴프레셔(6)와 차압생성밸브(10) 사이의 제2흡기라인(9)에는 압력을 감지할 수 있는 압력센서(25)가 압력센싱라인(26)을 통해 연결되는 데, 압력센싱라인(26)의 일단에는 압력센서(25)가 설치되고, 그 타단은 터보차저의 컴프레셔(6)와 차압생성밸브(10) 사이의 제2흡기라인(9)에 연결될 수 있다.

상기 제2보조 퍼지라인(22)의 타단은 상기 압력센싱라인(26)에 연결되어, 압력센싱라인(26)을 통해 제2흡기라인(9)과 연결된다.

따라서, 캐니스터(15)의 연료증발가스가 메인 퍼지라인(18)과 제2보조 퍼지라인(22) 및 압력센싱라인(26)을 통해 제2흡기라인(3)을 거쳐서 엔진으로 공급되어 연소된다.

또한, 제2흡기라인(9)을 따라 유동하는 흡기가 제2보조 퍼지라인(22)으로 역류하는 것을 방지하기 위해 제2보조 퍼지라인(22)에도 제2체크밸브(CV2; 24)가 설치된다.

도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 운전 정보 감지부(30)는 운전자의 요구 토크, 요구 속도, 엔진 속도, 엔진 부하를 포함하는 운전 정보를 감지하고 상기 운전 정보는 제어기(40)로 전송된다.

이때, 운전자의 요구 토크와 요구 속도는 차량에 구비된 구비된 APS(acceleration pedal sensor)를 통해 감지될 수 있고, 엔진 토크는 토크 센서를 통해 감지될 수 있으며, 엔진 속도는 속도 센서에 의해 감지될 수 있다.

또한, 상기 운전 정보 감지부(30)는 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력을 측정하는 캐니스터 압력 센서(미도시)를 더 포함하여, 상기 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력을 감지하여 이를 상기 제어기(40)로 전송한다.

상기 제어기(40)는 차량에 구비된 엔진제어유닛(ECU: engine control unit)일 수 있다. 상기 제어기(40)는 운전 정보 감지부(30)로부터 통해 입력되는 각종 감지 신호를 통해 차량의 운전 정보를 감지하고, 감지 신호에 근거해서 각종 제어 신호를 생성하여, MHSG(60), 엔진(50), 터보차저, EGR 밸브(12), 캐니스터(15), 퍼지제어솔레노이드밸브(19), 캐니스터컨트롤밸브(17), 및 차압생성밸브(10) 등의 동작을 제어한다.

이를 위해, 상기 제어기(40)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.

MHSG(60)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 즉, 상기 MHSG(60)는 상기 엔진(50)을 시동하거나 상기 엔진(50)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 또한, 상기 MHSG(60)는 상기 엔진(50)의 토크를 보조할 수 있다. 상기 마일드 하이브리드 차량은 상기 엔진(50)의 연소 토크를 주동력으로 하면서 상기 MHSG(60)의 토크를 보조동력으로 이용할 수 있다. 상기 MHSG(60)는 엔진(50)의 크랭크 샤프트와 캠 샤프트에 벨트를 통해 연결될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 기술에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템의 제어 방법을 설명한다.

도 3은 종래 기술에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법은 엔진의 시동을 ON 하는 것으로부터 시작된다(S101). 이어서 제어기(40)는 캐니스터 압력 센서를 ON 하고(S103), 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력을 측정한다(S105).

상기 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력이 제1설정압력보다 작거나 같을 경우, 상기 제어기(40)는 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력을 다시 측정한다(S105).

상기 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력이 제1설정압력보다 작거나 같을 경우, 상기 서지탱크(1)에 부압이 형성되고, 상기 부압에 의해 상기 제1체크밸브(23)는 개방 되고, 상기 퍼지제어솔레노이드밸브(19)을 통해 배출되는 연료증기는 상기 제1보조 퍼지라인(21)과 제1체크밸브(23)를 통해 흡기 매니폴드를 거쳐서 엔진으로 유입되어 연소된다.

상기 제1설정압력은, 통상의 기술자에 의하여 상기 서지탱크(1)에 부압이 형성될 것으로 판단되는 값으로 정한다. 예를 들어, 상기 제1설정압력은 5 bar 일 수 있다.

상기 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력이 제1설정압력보다 클 경우, 상기 제어기(40)는 차압 생성 밸브(10) 및 상기 퍼지제어솔레노이드밸브(19) 등을 동작하여, 상기 퍼지제어솔레노이드밸브(19)을 통해 배출되는 연료증기가 상기 제2보조 퍼지라인(22)과 제2체크밸브(24), 제2흡기라인(9) 및 터보차저의 컴프레셔(6)를 거쳐서 제1흡기라인(3)을 통해 엔진(50)으로 공급되도록 한다(S107)

이 경우, 서지 탱크(1)에 부압이 형성되지 않더라도 상기 터보차저의 압력을 이용하여 상기 캐니스터(15)로부터 연료증발가스를 포집할 수 있고, 이에 따라 탄화수소 배출과 관련된 규정 법규를 만족할 수 있다.

그런데, 이 과정에서 상기 터보차저의 압력이 손실이 발생하게 되고, 고속, 고부하, 영역에서 이러한 단계가 수행될 경우 터보차저의 압력이 부족하여 운전자의 요구 토크를 달성하지 못하게 되는 문제가 발생한다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템의 제어 방법을 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법을 도시한 순서도이다. 도 1 내지 3에서 설명한 것과 중복되는 내용은 생략한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법은 엔진의 시동을 ON 하는 것으로부터 시작된다(S201). 이어서 제어기(40)는 캐니스터 압력 센서를 ON 하고(S203), 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력을 측정한다(S205).

상기 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력이 제1설정압력보다 작거나 같을 경우, 상기 제어기(40)는 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력을 다시 측정한다(S205).

상기 캐니스터(15)에 포집된 연료증발가스의 압력이 제1설정압력보다 클 경우, 상기 제어기(40)는 터보 차저 작동 구간 모드에 진입한다(S207).

상기 터보 차저 작동 구간 모드에서, 상기 제어기(40)는 운전 정보 감지부(30)를 통하여 운전 정보를 감지한다. 상기 운전 정보는 운전자에 의하여 요구되는 요구 토크 및 엔진 속도, 작동 RPM 및 엔진 부하 등을 포함한다.

이어서, 상기 제어기(40)는 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단한다(S209). 상기 제어기(40)는 상기 작동 RPM이 설정 RPM보다 크고 상기 엔진 부하가 설정 부하보다 클 경우에는 상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건인 것으로 판단한다. 상기 설정 RPM과 상기 설정 부하는 통상의 기술자에 의하여 상기 터보차저의 정상 작동이 요구되는 고속, 고부하 조건을 판단하기에 필요하다고 판단되는 값으로 정한다. 예를 들어, 상기 설정 RPM은 1500RPM일 수 있고, 상기 설정 부하는 500Nm일 수 있다.

상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이 아닌 경우, 상기 제어기(40)는 차압 생성 밸브(10) 및 상기 퍼지제어솔레노이드밸브(19) 등을 동작하여, 상기 퍼지제어솔레노이드밸브(19)을 통해 배출되는 연료증기가 상기 제2보조 퍼지라인(22)과 제2체크밸브(24), 제2흡기라인(9) 및 터보차저의 컴프레셔(6)를 거쳐서 제1흡기라인(3)을 통해 엔진(50)으로 공급되도록 한다(S217). 이는 상기 도 3에서 설명한 것과 같지만, 고속, 고부하 조건이 아니기 때문에 터보차저의 압력이 어느 정도 손실되어도 운전자의 요구 토크를 달성할 수 있다.

상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건일 경우, 상기 제어기(40)는 상기 차압 생성 밸브(10) 및 상기 퍼지제어솔레노이드밸브(19) 등을 동작하여 상기 퍼지제어솔레노이드밸브(19)을 통해 배출되는 연료증기가 상기 제2보조 퍼지라인(22)과 제2체크밸브(24), 제2흡기라인(9) 및 터보차저의 컴프레셔(6)를 거쳐서 제1흡기라인(3)을 통해 엔진(50)으로 공급되도록 한 뒤, 이 과정에서 발생하는 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산한다(S211).

본 발명의 일 실시예는, 이렇게 발생한 엔진 토크 손실량을 MHSG를 구동하여 보조한다. 이를 통하여, 본 발명의 일 실시예는 듀얼 퍼지 시스템이 터보차저의 압력을 소비하여 고속, 고부하 조건에서 운전자의 요구토크를 만족하기 어려워졌을 경우에도 차량의 출력 토크를 운전자의 요구토크와 동일하거나 그에 준하게 만족시킬 수 있으며, 그로 인해 탄화 수소 배출 관련 법규 만족 및 고속, 고마력 영역에서의 안정적인 주행을 달성할 수 있다.

이어서 상기 제어기(40)는 MHSG의 필요 토크를 계산한다(S213). 상기 MHSG의 필요 토크는 상기 엔진 토크 손실량과 같거나 그에 준하는 값으로 설정될 수 있다. 만약 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 클 경우, 상기 MHSG의 필요 토크는 상기 MHSG의 최대 토크로 설정된다.

이어서, 상기 제어기(40)는 상기 계산된 MHSG의 필요 토크를 토대로 상기 MHSG(60)를 구동하여 엔진 토크를 보조한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MHSG 토크 보조 상황에서의 토크를 종래 기술과 비교한 그래프이다.

도 5의 그래프에서 가로축은 RPM을 지시(indication)하고 세로축은 토크를 지시할 수 있다.

도시된 바와 같이, 연료 증발 가스 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량에 있어서, 터보차저에 의한 부스팅이 이루어질 때 터보차저의 압력 손실로 인하여 고속, 고부하 영역에서 엔진 토크가 부족하게 되는 문제점이 있다. 이 경우 MHSG를 구동시켜 토크 손실분만큼의 토크를 보조하여줌으로써 고속, 고부하 영역에서 엔진 토크가 부족하게 되는 현상을 방지할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 서지탱크
2: 맵센서
3: 흡기라인
4: 전자식 스로틀 밸브 컨트롤
5: 인터쿨러
6: 컴프레셔
7: 부스트센서
8: 에어크리너
9: 제2흡기라인
10: 차압생성밸브
11: 재순환가스통로
12: EGR밸브
13: EGR쿨러
14: 연료탱크
15: 캐니스터
16: 압력센서
17: 캐니스터컨트롤밸브
18: 메인퍼지라인
19: 퍼지컨트롤솔레노이드밸브
20: 커플러
21: 제1보조퍼지라인
22: 제2보조퍼지라인
23: 제1체크밸브
24: 제2체크밸브
25: 압력센서
26: 압력센싱라인
30: 운전정보감지부
40: 제어기
50: 엔진
60: MHSG

Claims

연료탱크로부터 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제1퍼지라인과, 연료탱크로부터 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제2퍼지라인을 구비한 연료증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템에 있어서,
엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG;
차량의 운전 정보를 감지하는 운전 정보 감지부; 및
상기 운전 정보 감지부를 통하여 감지된 운전 정보에 근거해서 각종 제어 신호를 생성하여, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 동작을 제어하는 제어기;
를 포함하고,
상기 제어기는 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하고 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 운전 정보 감지부는 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스의 압력을 감지하는 캐니스터 압력 센서를 포함하고,
상기 제어기는, 상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 제1설정압력보다 클 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하여 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제2퍼지라인을 통하여 상기 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 운전 정보 감지부를 통하여 감지된 운전 정보를 기초로 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어기는,
작동 RPM이 설정 RPM보다 크고 엔진 부하가 설정 부하보다 크면 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건일 경우, 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하기 위해 상기 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하고,
상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이 아닐 경우, 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하지 않는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 작을 경우 상기 MHSG를 상기 엔진 토크 손실량과 같은 토크로 구동하고,
상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 크거나 같을 경우 상기 MHSG를 상기 MHSG의 최대 토크로 구동하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 제1설정압력보다 작거나 같을 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하여 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제1퍼지라인을 통하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템.
연료탱크로부터 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제1퍼지라인과, 연료탱크로부터 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 측으로 연결된 제2퍼지라인을 구비한 연료증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용되고, 엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG; 차량의 운전 정보를 감지하는 운전 정보 감지부; 및 상기 운전 정보 감지부를 통하여 감지된 운전 정보에 근거해서 각종 제어 신호를 생성하여, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템의 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 시스템의 제어 방법에 있어서,
엔진의 시동을 ON 하는 단계;
차량의 운전 정보를 감지하는 단계;
상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하는 단계; 및
상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 단계;를 포함하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 차량의 운전 정보를 감지하는 단계는,
상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스의 압력을 감지하는 단계; 및
상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력과 제1설정압력을 비교하는 단계;
를 포함하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력과 상기 제1설정압력을 비교하는 단계는,
상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 상기 제1설정압력보다 클 경우, 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제2퍼지라인을 통하여 상기 터보차저의 컴프레셔를 경유하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 상기 제어기에 의하여 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 차량의 운전 정보를 감지하는 단계는,
차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 차량의 운전 조건이 상기 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 단계는,
작동 RPM이 설정 RPM보다 크고 엔진 부하가 설정 부하보다 크면 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 차량의 운전 조건이 상기 고속, 고부하 조건인지 여부를 판단하는 단계는,
상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건일 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하는 단계;를 수행하고,
상기 차량의 운전 조건이 고속, 고부하 조건이 아닐 경우, 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템에 의하여 발생한 터보차저의 압력 손실로 인한 엔진 토크 손실량을 계산하는 단계 및 상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 단계를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 MHSG를 구동하여 상기 엔진의 토크를 보조하는 단계는,
상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 작을 경우 상기 MHSG를 상기 엔진 토크 손실량과 같은 토크로 구동하고,
상기 계산된 엔진 토크 손실량이 상기 MHSG의 최대 토크보다 크거나 같을 경우 상기 MHSG를 상기 MHSG의 최대 토크로 구동하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력과 상기 제1설정압력을 비교하는 단계는,
상기 캐니스터 압력 센서에서 감지된 압력이 상기 제1설정압력보다 작거나 같을 경우, 상기 캐니스터에 포집된 연료증발가스가 상기 캐니스터로부터 배출되어 상기 제1퍼지라인을 통하여 상기 흡기 매니폴드 및 엔진으로 유입되도록 상기 제어기에 의하여 상기 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 증기 듀얼 퍼지 시스템이 적용된 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.