KR100680826B1

KR100680826B1 - 하이브리드 차량의 실화 판정방법

Info

Publication number: KR100680826B1
Application number: KR1020040063310A
Authority: KR
Inventors: 김동선
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2007-02-08
Also published as: KR20060014677A

Abstract

엔진 하이브리드 전기자동차에서 실화 발생 선행지표를 사용하여 실화 발생 가능성이 높은 경우에만 세부 실화 진단이 실행되도록 함으로써, 엔진 제어수단의 실화 진단 루틴에 대한 계산 부하를 경감시키도록 하는 것으로,

엔진 실화 발생 플래그가 설정되어 있는지를 판단하는 제1과정과, 실화 발생 플래그가 설정되어 있지 않은 상태이면 실화 발생 선행지표를 계산하는 제2과정과, 계산된 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상을 유지하고 있는지를 판단하는 제3과정과, 상기 제1과정의 판단에서 실화 발생 플래그가 설정되어 있거나 제3과정의 판단에서 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상이면 실화 발생 검출 모드로 진입하여 세그먼트 시간으로부터 토크 변동을 구하여 실화를 검출하는 제4과정과, 상기 제4과정의 실화 검출 수행중에 설정된 일정시간 실화가 검출되지 않으면 실화발생 플래그를 리셋하고, 지속적인 실화가 검출되면 실화발생 플래그를 설정하여 다음 실화 진단 루틴의 실행시에 실화 발생 선행지표를 계산하지 않도록 하는 제5과정을 포함한다.

엔진 하이브리드 차량, 실화 판정, 실화발생 선행지표, 토크 변동

Description

하이브리드 차량의 실화 판정방법{{MISFIRES DETERMINING METHOD FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

도 1은 종래의 차량에서 실화 판정을 실행하는 계통도.

도 2는 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량에서 실화 판정을 실행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 실화 판정 실행에서 실화 발생 선행지표 추출에 대한 세그먼트 시간의 변동 추이를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 실화 판정 실행에서 실화 발생 선행지표 추출에 대한 세그먼트 시간과 시간의 이동 평균을 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 실화 판정 실행에서 실화 발생 선행지표 추출에 대한 세그먼트 시간과 그 이동 평균값과의 이동 평균을 나타낸 그래프.

본 발명은 엔진 하이브리드 차량에 관한 것으로, 더 상세하게는 실화 발생 선행지표를 사용하여 실화 발생 가능성이 높은 경우에만 세부 실화 진단이 실행되도록 함으로써, 엔진 제어수단의 실화 진단 루틴에 대한 계산 부하를 경감시키도록 하는 하이브리드 차량의 실화 판정방법에 관한 것이다.

엔진 실화를 진단하기 위하여 널리 사용되는 기존 방법 중 하나는 크랭크 위치 센서(CPS ; Crank Position Sensor)로부터 측정한 크랭크축의 회전 각속도를 이용하는 방법이다.

실화가 발생하면 피스톤이 출력하는 힘이 급격히 감소하기 때문에, 크랭크축이 받는 토크가 크게 변하게 되며, 이에 따라 크랭크축의 각속도 변화로 나타나게 된다.

CPS는 크랭크축 주위에 돌기처럼 솟아 있는 이빨(tooth)들을 감지하여 크랭크축의 회전을 감지한다.

일정한 개수의 이빨(Tooth)이 회전하는데 걸리는 시간을 통하여 크랭크축의 회전 속도를 측정하며, 회전속도로 엔진의 토크를 계산한다.

크랭크축이 일정 각도를 회전하는 시간을 세그먼트 시간이라 하면, 이 세그먼트 시간은 크랭크축의 각속도에 반비례한다.

따라서, ECU(Engine Control Unit)는 세그먼트 시간을 입력받아 엔진의 회전이 정상인지 혹은 비정상을 나타내는 엔진 러프니스(Engine Roughness)를 계산하고, 이를 토대로 실화를 판정한다.

이 방법은 추가적인 센서가 필요 없고, 단순히 ECU의 계산 로직만 추가하면 되므로 비교적 저렴한 가격에 구현할 수 있어 현재 양산 차량에 보편적으로 적용되고 있다.

이에 대하여 도 1을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

ECU(20)는 CPS(10)에서 나오는 이빨(Tooth) 신호를 바탕으로 1개 실린더의 폭발력으로 크랭크축이 회전하는 세그먼트 시간을 얻고, 이를 사용하여 폭발 에너지에 해당하는 엔진의 러프니스를 계산하고, 엔진의 동작 조건에 따른 엔진 러프니스의 기준값을 계산한다.

이후, 상기 계산된 엔진 러프니스 값을 엔진의 동작 조건에 따른 기준값과 비교하여 실화 발생 여부를 판단한 다음 경고램프(30)의 점등을 통해 운전자에게 실화 발생을 지시하여 준다.

이와 같은 종래의 차량에 적용되고 있는 실화 판정은 엔진의 러프니스를 계산하기 위하여 CPS로부터 세그먼트 시간을 계속 입력받아 처리해야 하므로, 엔진 회전속도에 비례해서 단위 시간당 계산량이 증가하는 단점이 있다.

또한, 정밀도 보존을 위해 고해상도 변수를 사용해야 한다.

즉, 16bit 마이크로 프로세서에서 32bit 부동 소숫점 연산 수행을 수행해야 하고, 곱셈, 나눗셈등 수행시간이 긴 연산을 사용함으로써, 속도가 느린 마이크로 프로세서에서 처리하기에는 부담이 크다.

통상적으로 실화 진단을 위해 사용하는 계산 부하가 ECU 전체 계산 부하의 20~30%를 차지한다고 알려져 있으므로, 프로세서의 부담을 가중시켜 프로세서의 활용을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 실화 검사에 대한 신뢰성을 떨어뜨리지 않으면서, 실화 진단 계산 부하를 줄이는 방법이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 실화 발생 선행지표를 사용하여 실화 발생 가능성이 높은 경우에만 세부 실화 진단이 실행되도록 함으로써, ECU에서 실화 진단을 위한 엔진 러프니스의 계산 부하를 경감시켜 ECU의 활용성을 제공하며, 실화 진단에 신뢰성을 제공하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진 하이브리드 전기자동차에 있어서,

엔진 실화 발생 플래그가 설정되어 있는지를 판단하는 제1과정과; 실화 발생 플래그가 설정되어 있지 않은 상태이면 실화 발생 선행지표를 계산하는 제2과정과; 상기 계산된 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상을 유지하고 있는지를 판단하는 제3과정과; 상기 제1과정의 판단에서 실화 발생 플래그가 설정되어 있거나 제3과정의 판단에서 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상이면 실화 발생 검출 모드로 진입하여 세그먼트 시간으로부터 토크 변동을 구하여 실화를 검출하는 제4과정과; 상기 제4과정의 실화 검출 수행중에 설정된 일정시간 실화가 검출되지 않으면 실화발생 플래그를 리셋하고, 지속적인 실화가 검출되면 실화발생 플래그를 설정하여 다음 실화 진단 루틴의 실행시에 실화 발생 선행지표를 계산하지 않도록 하는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 실화 판정방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 하이브리드 전기자동차에서 ECU는 현재 실화가 발생되고 있는 상태, 즉 실화 발생 플래그가 설정되어 있는 상태인지를 판단한다(S101).

상기에서 실화 발생 플래그가 설정되어 있지 않은 상태이면 조건부 진단을 위하여 실화 발생 선행지표를 계산한다(S102).

상기 실화 발생 선행지표란 크랭크축의 회전 각속도의 변화량인 세그먼트 시간의 흔들림 정도를 나타내는 것으로, 실화 진단이 필요할 정도로 크랭크축의 회전이 불규칙한지 알아보는 자료로 정의한다.

즉, 현재의 세그먼트 시간이 세그먼트 시간의 이동 평균값에서 얼마나 떨어져 있는가를 나타나는 자료로, 간단한 연산에 의해 산출되어 진다.

상기한 실화 발생 선행지표는 다음과 같은 절차에 의해 계산된다.

실화가 발생하게 되면 크랭크축의 회전 속도가 크게 변하므로, 크랭크축의 회전과 밀접한 관련이 있는 세그먼트 시간의 변동량을 측정하여 실화 발생여부를 파악한다.

세그먼트 시간의 변동량을 산출하기 위해서는 기준이 되는 세그먼트 시간의 변동 추이를 계산하여야 한다.

이 세그먼트 시간의 변동 추이는 이동 평균을 통하여 하기의 수학식 1을 통해 산출되며, 그 결과는 도 3과 같이 된다.

상기한 수학식 1에서 t_s[i]는 i 번째 세그먼트 시간이고,

는 i 번째 세그먼트 이동 평균값이며, m은 이동 평균에 사용될 데이터의 개수이다.

상기한 수학식 1의 계산에서 나눗셈은 m의 선택으로 비트 이동 연산으로 수행 가능하다.

상기한 수학식 1을 통해 계산되는 세그먼트 시간 변동 추이로부터 실제 세그먼트 시간이 얼마나 떨어져 있는지 나타나는 분산은 하기의 수학식 2를 통해 산출되며 그 결과는 첨부된 도 3과 같이 된다.

상기한 수학식 2에서 P_a는 세그먼트 시간의 분산이다.

안정된 지수는 이 세그먼트 시간의 분산의 이동 평균값으로 정의되며, 이는 하기의 수학식 3을 통해 산출되고, 그 결과는 첨부된 도 4와 같이 된다.

상기한 바와 같은 절차를 통해 실화 발생 선행지표가 계산되어지면, 계산된 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상을 유지하고 있는지를 판단한다(S103).

상기 S103의 판단에서 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이하를 유지하고 있는 것으로 판단되면 엔진이 실화가 발생되지 않고 정상적으로 회전하고 있는 것으로 판단하여 실화 진단 루틴을 수행하지 않고 전체 루틴을 종료한다.

그러나, 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상을 유지하고 있거나 상기 S101의 판단에서 현재 실화 발생 플래그가 설정되어 있는 것으로 판단되면 실화 발생 검출모드로 진입하여 세그먼트 시간으로부터 토크 변동을 구해아여 실화 발생을 검출하며, 이를 통해 실화 여부를 판단한다(S104).

상기한 실화 검출의 동작 실행에서 설정된 일정시간 동안 실화 발생이 검출되지 않으면 실화 발생 플래그를 리셋하여 실화 진단 과정이 실행되지 않도록 한다(S105).

그러나, 실화 발생이 간헐적으로 검출되는 상태이면 실화 발생 플래그를 셋 상태로 유지시켜, 다음 실화 진단 루틴의 실행시에 실화 발생 선행 지표를 계산하지 않고 바로 기존의 실화 진단 과정이 수행되도록 한다(S106).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 실화 진단에 요구되는 계산량을 감소시킴으로써 ECU 전체 계산 부하를 경감하여 프로세서의 활용에 효율성을 제공한다.

또한, 엔진이 정상적인 상태에서 실화 검사를 위한 계산량이 줄어들기 때문에 ECU의 전체적인 계산 부하가 최소화되며, 이에 따라 엔진 제어에 있어 고급 제어가 수행된다.

Claims

엔진 하이브리드 전기자동차에 있어서,

엔진 실화 발생 플래그가 설정되어 있는지를 판단하는 제1과정과;

실화 발생 플래그가 설정되어 있지 않은 상태이면 실화 발생 선행지표를 계산하는 제2과정과;

상기 계산된 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상을 유지하고 있는지를 판단하는 제3과정과;

상기 제1과정의 판단에서 실화 발생 플래그가 설정되어 있거나 제3과정의 판단에서 실화 발생 선행지표가 설정된 기준값 이상이면 실화 발생 검출 모드로 진입하여 세그먼트 시간으로부터 토크 변동을 구하여 실화를 검출하는 제4과정과;

상기 제4과정의 실화 검출 수행중에 설정된 일정시간 실화가 검출되지 않으면 실화발생 플래그를 리셋하고, 지속적인 실화가 검출되면 실화발생 플래그를 설정하여 다음 실화 진단 루틴의 실행시에 실화 발생 선행지표를 계산하지 않도록 하는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 실화 판정방법.
제1항에 있어서,

상기 실화 발생 선행지표은 세그먼트 시간의 변동 추이 계산으로 산출되며, 상기 세그먼트 시간의 변동 추이는 하기의 수학식 4를 통한 이동 평균의 산출로 추출되고, 상기 세그먼트 시간의 변동 추이로부터 하기의 수학식 5를 통해 실제 세그먼트 시간이 얼마나 떨어져 있는지를 나타내는 분산을 추출하며, 하기의 수학식 6을 통해 세그먼트 시간 분산의 이동 평균값으로 정의되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 실화 판정방법.

상기한 수학식 4에서 t_s[i]는 i 번째 세그먼트 시간이고,
는 i 번째 세그먼트 이동 평균값이며, m은 이동 평균에 사용될 데이터의 개수이며, 수학식 5에서 P_a는 세그먼트 시간의 분산이다.