KR20210072873A - 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR20210072873A
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Abstract

본 발명은 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 시동 시 MHSG와 스타터를 선택하여 엔진을 시동시킬 수 있는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법은 엔진, 상기 엔진을 시동하거나, 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator), 상기 엔진을 시동하는 스타터, 상기 MHSG에 전력을 공급하는 배터리를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치가 시동을 제어하는 방법에 있어서, 시동이 요청되는지를 판단하는 단계, 상기 시동이 요청되면 상기 배터리의 전류 제한 데이터를 확인하는 단계; 차량 상태 데이터에 따른 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 단계, 상기 배터리의 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터를 비교하는 단계, 및 상기 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터의 비교 결과에 따라 상기 MHSG 또는 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계를 포함한다.

Description

마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING START OF MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 시동 시 MHSG와 스타터를 선택하여 엔진을 시동시킬 수 있는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 엔진과 구동모터로 이루어지는 동력을 구비하며, 엔진의 연소 작용으로부터 발생된 동력과 배터리에 저장된 전기 에너지를 매개로 하는 구동모터의 회전으로 발전된 동력을 각각 적절하게 이용하여 구동된다.
하이브리드 차량은 구동 방식에 따라, 병렬형, 직렬형, 복합형 등으로 구분되고, 엔진과 구동모터의 파워 분담비에 따라 마일드(Mild) 타입과 하드(Hard) 타입으로 구분할 수 있다.
하드 타입의 하이브리드 차량은 엔진을 시동하거나, 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기와 차량을 구동하는 구동모터가 각각 별도로 구비된다.
마일드 타입의 하이브리드 차량(이하, 마일드 하이브리드 차량)은 하드 타입의 일반적인 하이브리드 차량과 달리 용량이 적은 배터리와 구동모터를 사용한다. 즉, 마일드 하이브리드 차량은 알터네이터 대신 마일드 하이브리드 시동 발전기(Mild Hybrid Starter and Generator, 이하 MHSG)가 구비된다.
마일드 하이브리드 차량은 MHSG를 이용하여 주행 상태에 따라 엔진 토크를 보조할 수 있으며, 회생제동을 통해 고전압 배터리를 충전할 수 있어 연비가 향상될 수 있다.
마일드 하이브리드 차량은 엔진을 시동할 수 있는 모터로서, 스타터와 MHSG를 구비한다. 일반적으로 마일드 하이브리드 차량에서 냉시동 또는 주행 중 엔진 오프 후 재 시동할 경우에는 MHSG를 이용하여 엔진을 시동시킨다.
이러한 마일드 하이브리드 차량은 원가를 감소시키기 위해 적은 용량 또는 최적화된 용량의 고전압 배터리를 사용한다.
이에 따라, 마일드 하이브리드 차량에서 시동할 경우에는 고전압 배터리의 전류값이 제한값을 초과하여 고전압 배터리의 온도가 상승하므로 고전압 배터리의 성능 및 내구성이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 고전압 배터리의 전류 제한으로 시동 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.
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 발명의 실시 예는 시동 시 배터리의 전류 제한값에 따라 MHSG와 스타터를 이용하여 엔진을 시동시킬 수 있는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법을 제공한다.
그리고 본 발명의 실시 예는 배터리의 전류 제한값에 따라 MHSG와 스타터를 선택하여 엔진을 시동시킬 수 있는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 엔진, 상기 엔진을 시동하거나, 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator), 상기 엔진을 시동하는 스타터, 상기 MHSG에 전력을 공급하는 배터리를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치가 시동을 제어하는 방법에 있어서, 시동이 요청되는지를 판단하는 단계; 상기 시동이 요청되면 상기 배터리의 전류 제한 데이터를 확인하는 단계; 차량 상태 데이터에 따른 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 단계; 상기 배터리의 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터를 비교하는 단계; 및 상기 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터의 비교 결과에 따라 상기 MHSG 또는 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 시동이 요청되는지를 판단하는 단계는 시동 온 신호가 수신되거나, 브레이크 페달 위치값이 제1 설정값 이하이거나, 가속 페달 위치값이 제2 설정값 이상이거나, 변속 레버의 변속단이 변경되면 시동이 요청되었다고 판단하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전류 제한 데이터를 확인하는 단계는 상기 배터리의 열화 상태에 따른 전류 제한 데이터를 확인하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전류 제한 데이터를 확인하는 단계는 상기 배터리의 충전 상태(State Of Charge: SOC), 상기 배터리의 온도, 상기 배터리에 포함된 각 셀의 전류값, 상기 배터리의 노화도(State Of Health: SOH) 중 적어도 하나를 기반으로 상기 배터리의 열화 상태를 확인하는 단계; 복수의 열화 상태 및 전류 제한 데이터가 매칭된 전류 테이블을 확인하는 단계; 및 상기 전류 테이블에서 상기 배터리 열화 상태에 매칭된 전류 제한 데이터를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 상태 데이터에 따른 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 단계는 상기 차량 상태 데이터의 냉각수온, 외기온, 엔진의 회전수 중 적어도 하나에 따른 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터를 비교하는 단계는 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값을 확인하는 단계; 및 상기 배터리의 전류 제한 데이터가 상기 최대 전류값 이하인지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터의 비교 결과에 따라 상기 MHSG 또는 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계는 상기 배터리의 전류 제한 데이터가 최대 전류값 이하이면 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터가 설정 전류값이 되는 설정 시점까지 상기 MHSG를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계; 및 상기 설정 시점부터 시동 완료 시점까지 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터의 비교 결과에 따라 상기 MHSG 및 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계는 상기 배터리의 전류 제한 데이터가 상기 최대 전류값을 초과하면 상기 MHSG를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 마일드 하이브리드 차량에 구동력을 제공하는 엔진; 상기 엔진을 시동하거나, 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator); 상기 MHSG에 전력을 공급하거나, 상기 MHSG를 통해 회수되는 전력을 통해 충전되는 제1 배터리; 상기 엔진을 시동하는 스타터; 상기 스타터로 전력을 공급하는 제2 배터리; 상기 마일드 하이브리드 차량의 시동을 제어하기 위한 차량 상태 데이터를 검출하는 차량 상태 검출부; 상기 제1 배터리의 배터리 상태 데이터를 확인하고, 상기 배터리 상태 데이터에 따른 전류 제한 데이터를 생성하는 배터리 관리기; 및 시동이 요청되면 상기 배터리 관리기로부터 상기 제1 배터리의 전류 제한 데이터를 제공받고, 상기 차량 상태 데이터에 따른 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하며, 상기 전류 제한 데이터 및 시동 토크 전류 데이터에 따라 상기 MHSG 또는 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 차량 제어기를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 시동 시 배터리의 전류 제한값에 따라 MHSG와 스타터를 이용하여 엔진을 시동할 수 있으므로 시동성을 확보할 수 있다.
또한, MHSG 및 스타터를 통해 혼합 시동할 수 있으므로 배터리의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시동 제어 방법을 적용한 마일드 하이브리드 차량을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시동 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치 및 방법에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시동 제어 방법을 적용한 마일드 하이브리드 차량을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시동 제어 방법을 적용한 마일드 하이브리드 차량은 엔진(110), 스타터(120), 변속기(130), 차동기어장치(140), 구동휠(145), 마일드 하이브리드 시동 발전기(Mild Hybrid Starter and Generator, 이하 MHSG(150)으로 통칭함), 제1 배터리(160), LDC(Low voltage DC-DC Converter, 170), 제2 배터리(180) 및 전장 부하(190)를 포함한다.
엔진(110)은 연료를 연소하여 토크를 생성한다. 즉, 엔진(110)은 연료와 공기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다.
엔진(110)은 복수의 연소실(113), 점화장치(115) 및 인젝터(117)를 포함한다.
연소실(113)은 연료와 공기가 유입되며, 점화장치(115)는 연소실(113) 내로 유입된 연료와 공기를 점화시키고, 인젝터(117)는 연소실(113) 내부로 연료를 분사한다.
이러한 엔진(110)은 가솔린 엔진, 디젤 엔진, LPI(liquefied petroleum injection) 엔진 등의 공지된 각종 엔진이 사용될 수 있다.
마일드 하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(110)의 토크가 변속기의 입력축(133)에 전달되고, 변속기(130)의 출력축(135)으로부터 출력된 토크가 차동기어장치(140)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 구동휠(145)을 회전시킴으로써 엔진(110)의 토크에 의해 차량이 주행하게 된다.
스타터(120)는 엔진(110)을 시동한다. 이러한 스타터(120)는 제2 배터리(180)를 통해 전력을 공급받을 수 있다.
변속기(130)는 엔진(110)의 출력 토크를 이용하여 목표 토크로 변환한다. 즉, 변속기(130)는 차량 속도와 가속 페달의 위치값 등에 따라 변속단이 선택되어 전달받은 토크를 목표 토크로 변환하고, 변환된 목표 토크를 구동력으로 구동휠(145)에 출력함으로써 차량이 주행하도록 한다.
이러한 변속기(130)는 자동 변속기 또는 수동 변속기일 수 있다.
MHSG(150)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 즉, MHSG(150)는 엔진(110)을 시동하거나, 엔진(110)의 출력에 의해 발전할 수 있다.
또한, MHSG(150)는 엔진(110)의 토크를 보조한다. 즉, 마일드 하이브리드 차량은 엔진(110)의 연소 토크를 주 동력으로 하면서 MHSG(150)의 토크를 보조 동력으로 이용할 수 있다.
제1 배터리(160)는 MHSG(150)에 전력을 공급하거나, MHSG(150)를 통해 회수되는 전력을 통해 충전될 수 있다.
제1 배터리(160)는 고전압 배터리로서, 주 배터리라 호칭될 수 있다.
예를 들어, 제1 배터리(160)는 리튬-이온(lithium-ion) 배터리일 수 있다. 이러한 리튬-이온 배터리는 충방전 속도가 빠르고 내구성이 좋으나, 극 저온 상태에서 에너지 저장 성능과 충방전 효율이 떨어질 수 있다.
LDC(170)는 제1 배터리(160)로부터 공급되는 전압(예를 들어, 48 V)을 저전압(예를 들어, 12 V)으로 변환하여 제2 배터리(180)를 충전한다.
제2 배터리(180)는 LDC(170)로부터 공급되는 전력을 통해 충전될 수 있다. 제2 배터리(180)는 저전압 배터리로서, 보조 배터리라 호칭될 수 있다.
제2 배터리(180)는 저전압을 사용하는 전장 부하(190)에 전력을 공급한다.
또한, 제2 배터리(180)는 스타터(120)에 전력을 공급한다.
예를 들어, 제2 배터리(180)는 AGM(absorptive glass mat) 배터리 또는 납산(lead-acid) 배터리일 수 있다.
전장 부하(190)는 마일드 하이브리드 차량에서 제2 배터리(180)로 구동되는 부품을 나타낸다. 예를 들어, 전장 부하(190)는 전조등, 안개등, 와이퍼, 냉난방 장치 및 선루프 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치는 배터리 상태 검출기(210), 배터리 관리기(220), 차량 상태 검출부(230), 차량 제어기(250), 스타터(120) 및 MHSG(150)를 포함한다.
배터리 상태 검출기(210)는 제1 배터리(160) 및 제2 배터리(180) 각각의 배터리 상태 데이터를 검출한다. 즉, 배터리 상태 검출기(210)는 제1 배터리(160) 및 제2 배터리(180) 각각의 충전 상태(State Of Charge: SOC), 온도, 노화도(State Of Health: SOH) 중 적어도 하나를 검출하며, 제1 배터리(160) 및 제2 배터리(180)에 포함된 각 셀의 전류값, 전압값을 검출할 수 있다.
배터리 관리기(220)는 제1 배터리(160) 및 제2 배터리(180)를 제어한다.
또한, 배터리 관리기(220)는 배터리 상태 검출기(210)로부터 제1 배터리(160)의 배터리 상태 데이터를 제공받는다. 배터리 관리기(220)는 제1 배터리(160)의 배터리 상태 데이터를 기반으로 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터를 생성한다. 배터리 관리기(220)는 전류 제한 데이터를 차량 제어기(250)에 제공한다.
차량 상태 검출부(230)는 마일드 하이브리드 차량의 시동을 제어하기 위해 상태 데이트를 검출한다. 이를 위해, 차량 상태 검출부(230)는 시동 검출기(231), 브레이크 페달 위치 검출기(233), 가속 페달 위치 검출기(235), 변속단 검출기(237), 수온 검출기(239), 외기온 검출기(241) 및 회전수 검출기(243)를 포함한다.
시동 검출기(231)는 운전자가 시동 키, 시동버튼, SMK(Smart Key)를 통해 시동을 요청하면 이를 검출하고, 검출한 시동 온 신호를 차량 제어기(250)에 제공한다.
브레이크 페달 위치 검출기(233)는 운전자가 브레이크 페달을 누른 정도를 검출한다. 즉, 브레이크 페달 위치 검출기(233)는 브레이크 페달의 위치값(브레이크 페달이 눌린 정도)를 검출하여 이에 대한 신호를 차량 제어기(250)에 제공한다.
브레이크 페달이 완전히 눌린 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 100%이고, 브레이크 페달이 눌리지 않은 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
한편, 여기서는 브레이크 페달의 위치값을 검출한다고 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 브레이크 페달의 위치값 대신 브레이크 페달의 온(ON) 또는 오프(OFF)를 검출할 수도 있다.
가속 페달 위치 검출기(235)는 운전자가 가속 페달을 누른 정도를 검출한다. 즉, 가속 페달 위치 검출기(235)는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 검출하여 이에 대한 신호를 차량 제어기(250)에 제공한다.
가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
가속 페달 위치 검출기(235)를 사용하는 대신 흡기 통로에 장착된 스로틀 밸브 개도 검출기를 사용할 수 있다. 따라서, 본 명세서 및 특허청구범위에서 가속 페달 위치 검출기(235)는 스로틀 밸브 개도 검출기를 포함하는 것으로 보아야 할 것이다.
변속단 검출기(237)는 변속 레버의 변속단을 검출한다. 즉, 변속단 검출기(237)는 운전자가 조작하는 변속 레버의 변속단을 검출할 수 있다. 변속단 검출기(237)는 검출한 변속단을 차량 제어기(250)에 제공한다.
수온 검출기(239)는 엔진(110)의 냉각수 온도를 검출하고, 검출한 냉각수온을 차량 제어기(250)에 제공한다.
외기온 검출기(241)는 마일드 하이브리드 차량의 외기온을 검출하고, 검출한 외기온을 차량 제어기(250)에 제공한다.
회전수 검출기(243)는 엔진(110)의 회전수(Revolutions Per Minute: RPM)를 검출한다. 회전수 검출기(243)는 검출한 엔진(110)의 회전수를 차량 제어기(250)에 제공한다.
차량 제어기(250)는 마일드 하이브리드 차량의 전반적인 동작을 제어한다. 차량 제어기(250)는 시동 제어 장치의 구성 요소인 배터리 상태 검출기(210), 배터리 관리기(220), 차량 상태 검출부(230), 스타터(120) 및 MHSG(150)를 제어한다.
차량 제어기(250)는 차량 상태 검출부(230)로부터 제공받은 차량 상태 데이터를 기반으로 시동이 요청되는지를 판단한다. 차량 제어기(250)는 시동이 요청되면 배터리 관리기(220)로부터 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터를 제공받는다.
차량 제어기(250)는 차량 상태 데이터에 따른 MHSG(150)의 시동 토크 전류 데이터를 확인한다. 이때, 시동 토크 전류 데이터는 MHSG(150)에서 시동 시 필요한 전류를 나타낼 수 있다.
차량 제어기(250)는 전류 제한 데이터와 시동 토크 전류 데이터를 비교하고, 비교 결과에 따라 MHSG(150) 또는 스타터(120)를 통해 엔진(110)을 시동한다.
즉, 차량 제어기(250)는 전류 제한 데이터가 시동 토크 전류 데이터를 초과하면 MHSG(150)를 통해 엔진(110)을 시동한다. 한편, 차량 제어기(250)는 전류 제한 데이터가 시동 토크 전류 데이터 이하이면 MHSG(150) 및 스타터(120)를 통해 엔진(110)을 시동한다.
이러한 목적을 위하여 차량 제어기(250)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 더 구체적으로 시동 제어 방법을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시동 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 차량 제어기(250)는 시동이 요청되는지를 판단한다(S310).
구체적으로, 차량 제어기(250)는 차량 상태 검출부(230)로부터 상태 데이터를 제공받고, 제공받은 상태 데이터를 기반으로 시동이 요청되는지를 판단한다. 즉, 초기 시동일 때 차량 제어기(250)는 시동 온 신호를 기반으로 시동이 요청되는지를 판단할 수 있다.
또한, 재시동일 때 차량 제어기(250)는 시동 온 신호를 수신되거나, 상태 데이터의 브레이크 페달 위치값이 제1 설정값 이하이거나, 가속 페달 위치값이 제2 설정값 이상이면 시동이 요청되었다고 판단할 수 있다. 여기서, 제1 설정값은 브레이크 페달을 기반으로 시동이 요청되었는지를 판단하기 위해 설정된 값일 수 있고, 제2 설정값은 가속 페달을 기반으로 시동이 요청되었는지를 판단하기 위해 설정된 값일 수 있다.
재시동일 경우에 차량 제어기(250)는 변속단이 변속 레버를 통해 변경되면 시동이 요청되었다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 N단 또는 P단에서 D단 또는 R단으로 변경되면 시동이 요청되었다고 판단할 수 있다.
한편, 차량 제어기(250)는 시동이 요청되지 않으면 시동이 요청되는지를 모니터링한다.
차량 제어기(250)는 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터를 확인한다(S320).
구체적으로, 배터리 상태 검출기(210)로부터 제1 배터리(160)의 배터리 상태 데이터를 검출하고, 검출한 배터리 상태 데이터를 배터리 관리기(220)를 제공한다.
배터리 관리기(220)는 배터리 상태 검출기(210)로부터 제1 배터리(160)의 배터리 상태 데이터를 제공받아 확인한다. 즉, 배터리 관리기(220)는 제1 배터리(160)의 SOC, 배터리의 온도, 제1 배터리(160)에 포함된 각 셀의 전류값, 배터리의 SOH 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 상태 데이터를 확인한다.
배터리 관리기(220)는 배터리 상태 데이터를 기반으로 제1 배터리(160)의 열화 상태를 확인한다.
배터리 관리기(220)는 제1 배터리(160)의 열화 상태를 기반으로 전류 제한 데이터를 확인한다. 다시 말하면, 배터리 관리기(220)는 미리 설정된 전류 테이블을 확인한다. 이때, 전류 테이블은 복수의 열화 상태 각각에 전류 제한 데이터가 매칭되어 설정될 수 있다. 배터리 관리기(220)는 전류 테이블에서 배터리 열화 상태에 매칭된 전류 제한 데이터를 확인한다.
배터리 관리기(220)는 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터를 차량 제어기(250)에 제공한다.
차량 제어기(250)는 배터리 관리기(220)로부터 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터를 제공받아 확인한다.
한편 여기서는 배터리 관리기(220)로부터 전류 제한 데이터를 제공받는다고 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 차량 제어기(250)가 전류 제한 데이터를 생성할 수도 있다.
차량 제어기(250)는 차량 상태 데이터에 따른 MHSG(150)의 시동 토크 전류 데이터를 확인한다(S330).
다시 말하면, 차량 제어기(250)는 차량 상태 검출부(230)로부터 차량 상태 데이터를 제공받는다. 차량 제어기(250)는 차량 상태 데이터의 냉각수온, 외기온, 엔진(110)의 회전수 중 적어도 하나에 따른 MHSG(150)의 시동 토크 전류 데이터를 확인한다.
차량 제어기(250)는 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터가 MHSG(150)의 시동 토크 전류 데이터 이하인지를 판단한다(S340).
다시 말하면, 차량 제어기(250)는 MHSG(150)의 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값을 확인한다.
차량 제어기(250)는 전류 제한 데이터가 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값 이하인지를 판단한다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 시동 토크 전류 데이터(430)의 최대 전류값(435)을 확인하고, 전류 제한 데이터(410)가 시동 토크 전류 데이터(430)의 최대 전류값(435) 이하인지를 판단할 수 있다.
차량 제어기(250)는 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터가 시동 토크 전류 데이터 이하이면 MHSG(150) 및 스타터(120)를 통해 엔진(110)을 시동한다(S350).
구체적으로, 차량 제어기(250)는 전류 제한 데이터가 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값 이하이면 시동 토크 전류 데이터가 설정 전류값이 되는 설정 시점까지 MHSG(150)을 통해 엔진(110)을 시동한다. 여기서 설정 전류값은 전류 제한 데이터 보다 작게 설정될 수 있다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 전류 제한 데이터 보다 작도록 설정 전류값(450)을 설정할 수 있다.
즉, 차량 제어기(250)는 시동 요청 시점부터 설정 시점까지 MHSG(150)을 통해 엔진(110)을 시동한다. 이때, 시동 요청 시점은 운전자에게 시동이 요청되는 시점을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 시동 요청 시점(t2)부터 설정 시점(t1)까지 MHSG(150)을 통해 엔진(110)을 시동할 수 있다.
MHSG(150)는 차량 제어기(250)의 제어에 따라 엔진(110)을 시동한다.
그리고 차량 제어기(250)는 설정 시점부터 시동 완료 시점까지 스타터(120)를 통해 엔진(110)을 시동한다. 이때, 시동 완료 시점은 엔진(110)의 회전수가 엔진 시동에 필요한 목표 회전수가 된 시점일 수 있다.
예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 설정 시점(t1)부터 시동 완료 시점(t3)까지 스타터(120)를 통해 엔진(110)을 시동할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시동 제어 방법은 설정 시점(t1)부터 시동 완료 시점(t3)까지 스타터(120)를 통해 엔진(110)을 시동하므로 MHSG(150)의 토크 전류 데이터(440)가 전류 제한 데이터(410) 이하로 떨어지므로 제1 배터리(160)를 보호할 수 있다.
스타터(120)는 차량 제어기(250)의 제어에 따라 엔진(110)을 시동한다.
차량 제어기(250)는 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터가 시동 토크 전류 데이터를 초과하면 MHSG(150)를 통해 엔진(110)을 시동한다(S360).
즉, 차량 제어기(250)는 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터가 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값을 초과하면 MHSG(150)를 통해 엔진(110)을 시동한다.
예를 들어, 차량 제어기(250)는 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 전류 제한 데이터(410)가 시동 토크 전류 데이터(430)의 최대 전류값(435)을 초과하면 MHSG(150)를 통해 엔진(110)을 시동할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시동 제어 방법은 MHSG(150)에 전력을 공급하는 제1 배터리(160)의 전류 제한 데이터가 동일하지 않으므로 전류 제한 데이터에 따라 MHSG(150) 및 스타터(120)를 혼합하여 엔진(110)을 시동할 수 있어 엔진(110)의 시동성을 확보할 수 있으며, 제1 배터리(160)의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 엔진
120: 스타터
130: 변속기
140: 차동기어장치
145: 구동휠
150: MHSG
160: 제1 배터리
170: LDC
180: 제2 배터리
190: 전장 부하
210: 배터리 상태 검출기
220: 배터리 관리기
230: 차량 상태 검출부
231: 시동 검출기
233: 브레이크 페달 위치 검출기
235: 가속 페달 위치 검출기
237: 변속단 검출기
239: 수온 검출기
241: 외기온 검출기
243: 회전수 검출기
250: 차량 제어기

Claims (17)

  1. 엔진, 상기 엔진을 시동하거나, 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator), 상기 엔진을 시동하는 스타터, 상기 MHSG에 전력을 공급하는 배터리를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치가 시동을 제어하는 방법에 있어서,
    시동이 요청되는지를 판단하는 단계;
    상기 시동이 요청되면 상기 배터리의 전류 제한 데이터를 확인하는 단계;
    차량 상태 데이터에 따른 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 단계;
    상기 배터리의 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터를 비교하는 단계; 및
    상기 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터의 비교 결과에 따라 상기 MHSG 또는 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계;
    를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시동이 요청되는지를 판단하는 단계는
    시동 온 신호가 수신되거나, 브레이크 페달 위치값이 제1 설정값 이하이거나, 가속 페달 위치값이 제2 설정값 이상이거나, 변속 레버의 변속단이 변경되면 시동이 요청되었다고 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 전류 제한 데이터를 확인하는 단계는
    상기 배터리의 열화 상태에 따른 전류 제한 데이터를 확인하는 단계인 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 전류 제한 데이터를 확인하는 단계는
    상기 배터리의 충전 상태(State Of Charge: SOC), 상기 배터리의 온도, 상기 배터리에 포함된 각 셀의 전류값, 상기 배터리의 노화도(State Of Health: SOH) 중 적어도 하나를 기반으로 상기 배터리의 열화 상태를 확인하는 단계;
    복수의 열화 상태 및 전류 제한 데이터가 매칭된 전류 테이블을 확인하는 단계; 및
    상기 전류 테이블에서 상기 배터리 열화 상태에 매칭된 전류 제한 데이터를 확인하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량 상태 데이터에 따른 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 단계는
    상기 차량 상태 데이터의 냉각수온, 외기온, 엔진의 회전수 중 적어도 하나에 따른 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 단계인 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터를 비교하는 단계는
    상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값을 확인하는 단계; 및
    상기 배터리의 전류 제한 데이터가 상기 최대 전류값 이하인지를 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터의 비교 결과에 따라 상기 MHSG 또는 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계는
    상기 배터리의 전류 제한 데이터가 최대 전류값 이하이면 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터가 설정 전류값이 되는 설정 시점까지 상기 MHSG를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계; 및
    상기 설정 시점부터 시동 완료 시점까지 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전류 제한 데이터와 상기 시동 토크 전류 데이터의 비교 결과에 따라 상기 MHSG 및 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계는
    상기 배터리의 전류 제한 데이터가 상기 최대 전류값을 초과하면 상기 MHSG를 통해 상기 엔진을 시동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 방법.
  9. 마일드 하이브리드 차량에 구동력을 제공하는 엔진;
    상기 엔진을 시동하거나, 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator);
    상기 MHSG에 전력을 공급하거나, 상기 MHSG를 통해 회수되는 전력을 통해 충전되는 제1 배터리;
    상기 엔진을 시동하는 스타터;
    상기 스타터로 전력을 공급하는 제2 배터리;
    상기 마일드 하이브리드 차량의 시동을 제어하기 위한 차량 상태 데이터를 검출하는 차량 상태 검출부;
    상기 제1 배터리의 배터리 상태 데이터를 확인하고, 상기 배터리 상태 데이터에 따른 전류 제한 데이터를 생성하는 배터리 관리기; 및
    시동이 요청되면 상기 배터리 관리기로부터 상기 제1 배터리의 전류 제한 데이터를 제공받고, 상기 차량 상태 데이터에 따른 상기 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하며, 상기 전류 제한 데이터 및 시동 토크 전류 데이터에 따라 상기 MHSG 또는 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 차량 제어기;
    를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 관리기는
    상기 제1 배터리의 충전 상태(State Of Charge: SOC), 상기 제1 배터리의 온도, 상기 제1 배터리에 포함된 각 셀의 전류값, 상기 제1 배터리의 노화도(State Of Health: SOH) 중 적어도 하나를 포함하는 상기 배터리 상태 데이터를 확인하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 관리기는
    상기 배터리 상태 데이터를 기반으로 상기 제1 배터리의 열화 상태를 확인하고, 상기 제1 배터리의 열화 상태에 따른 전류 제한 데이터를 확인하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    시동 온 신호가 수신되거나, 브레이크 페달 위치값이 제1 설정값 이하이거나, 가속 페달 위치값이 제2 설정값 이상이거나, 변속 레버의 변속단이 변경되면 시동이 요청되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 차량 상태 데이터의 냉각수온, 외기온, 엔진의 회전수 중 적어도 하나에 따른 MHSG의 시동 토크 전류 데이터를 확인하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값을 확인하고, 상기 전류 제한 데이터가 상기 최대 전류값을 초과하면 상기 MHSG를 통해 상기 엔진을 시동하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 시동 토크 전류 데이터의 최대 전류값을 확인하고, 상기 전류 제한 데이터가 상기 최대 전류값 이하이면 시동 요청 시점부터 상기 시동 토크 전류 데이터가 설정 전류값이 되는 설정 시점까지 상기 MHSG를 통해 상기 엔진을 시동시키고, 상기 설정 시점부터 시동 완료 시점까지 상기 스타터를 통해 상기 엔진을 시동하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 전류 제한 토크 데이터 보다 작도록 상기 설정 전류값을 설정하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 차량 상태 검출부는
    상기 시동을 검출하는 시동 검출기;
    브레이크 페달의 위치값을 검출하는 브레이크 페달 위치 검출기;
    가속 페달의 위치값을 검출하는 가속 페달 위치 검출기;
    변속 레버의 변속단을 검출하는 변속단 검출기;
    상기 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 수온 검출기;
    상기 마일드 하이브리드 차량의 외부 온도를 검출하는 외기온 검출기; 및
    상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 시동 제어 장치.
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