KR100844669B1 - 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 오조작에 의해 엔진이 스톨한 경우라도 운전자가 엔진의 자동 정지 제어가 행해져 자동정지 상태에서 엔진을 재시동함으로써, 운전성이 향상될 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 엔진 회전수를 검출하는 엔진회전수 검출수단; 상기 엔진회전수 검출수단을 이용하여 엔진 스톨 판정조건을 만족하는지를 판단하는 HCU; 및 상기 HCU로부터 제어신호를 입력받아 엔진을 자동정지 및 시동시키는 MCU;를 포함하여 구성되고, 상기 HCU가 아이들 스탑 조건에 의하지 않은 상기 엔진 스톨 판정조건을 만족하는 경우에 아이들 스탑 상태인 것으로 판단하고, 아이들 스탑 해제조건을 만족하는 경우에 엔진 자동시동을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법을 제공한다.
엔진, 시동, 하이브리드 차량, 아이들 스탑

Description

하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법{Engine automatic start stop control apparatus and method for hybrid electric vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 오조작에 의해 엔진이 스톨한 경우라도 운전자가 엔진의 자동 정지 제어가 행해져 자동정지 상태에서 엔진을 재시동함으로써, 운전성이 향상될 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량, 즉 HEV(Hybrid Electric Vehicle)라 부르고 있다. 그러나, 통상 하이브리드 차량이라면 HEV를 의미하므로, 이하에서는 하이브리드 전기 차량을 하이브리드 차량이라 약칭한다.
최근 연비를 개선하고 보다 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 하이브리드 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다.
하이브리드 차량은 엔진과 전기모터를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 현재까지 연구되고 있는 대부분의 차량은 병렬형이나 직렬형 중에서 하나를 채택하고 있다.
하이브리드 차량에는 기본적으로 차량 전반의 제어를 담당하는 차량 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)가 탑재되어 있고, 또한 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있다.
예컨대, 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU), 전기모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU), 변속기를 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU), 배터리의 작동을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS), 실내 온도 제어를 담당하는 에어컨 제어기(Full Auto Temperature Controller, FATC) 등이 구비되어 있다.
이러한 제어기들은 HCU를 중심으로 고속 CAN 통신라인(예, 500kbps)으로 연결되어, 제어기들 상호 간에 정보를 주고받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.
이와 같이 하이브리드 차량에서는 HCU를 상위 제어기로 하여 복수개의 제어기들이 상호 간에 협조제어를 수행한다.
HCU는 각 제어기들과 CAN 통신을 통해 상호 간 정보를 교환하고 또한 하위 제어기들을 제어하는데, ECU와의 사이에서는 HCU가 ECU로부터 엔진 토크 및 엔진 회전수 정보, 시동키 정보, 스로틀/엔진수온(냉각수온) 정보 등을 전달받도록 되어 있고, 또한 HCU가 ECU에 연료분사 명령, 엔진스톱 명령, 연료분사금지 명령, 전기모터 시동 정보, 아이들 스탑(Idle Stop) 정보 등을 전달하도록 되어 있다.
또한 HCU는 MCU를 통해 전기모터의 구동을 실질적으로 제어하게 되는데, 이때 MCU는 상위 제어기인 HCU에서 인가되는 제어신호에 따라 구동원인 전기모터의 구동 토크와 구동 속도를 제어하여 주행성을 유지시키게 된다.
이와 같이 하이브리드 차량에서는 제어기간의 협조제어가 매우 중요하며, 제어기간의 협조제어는 시동시부터 사용자가 시동키를 오프할 때까지 모든 경우에 수행되고 있다.
한편, 하이브리드 차량의 구동부는 전기모터가 클러치를 매개로 엔진과 연결되어 있고, 전기모터의 출력단이 변속기에 연결되어 변속기를 통해 구동력을 출력하도록 되어 있다.
또한, 엔진 기동을 위한 스타터(Starter Motor)의 기능을 가지면서 배터리 충전을 위한 발전기의 기능을 가지는 ISG(Integrated Starter Generator;일체형 스타터 및 발전기)를 포함한다.
상기 ISG는 엔진과는 벨트에 의해 연결되어 엔진과 동시에 회전하도록 되어 있는 바, 그 회전속도는 엔진속도로부터 풀리비에 따라 정해지며, 시동시에 엔진을 기동시키는 기능, 주행시에 엔진의 회전력으로 배터리 충전을 위한 고전력을 발생시키는 기능, 엔진 오프시에 엔진의 연료가 차단(연료분사 차단)된 상태에서 엔진 을 정지시키는 기능 등을 수행하게 된다.
이와 같이 엔진을 기동시킬 수 있는 모터, 즉 ISG를 가진 통상의 하이브리드 차량에서는 엔진 정지시에 HCU가 엔진에 공급되는 연료를 차단(fuel cut)한 상태에서 엔진 정지 요청 신호를 출력하고, 이어 ISG용 MCU가 기동용 모터인 ISG를 제어하여 엔진을 최종 정지시키게 된다.
한편, 하이브리드 차량은 이산화탄소 등의 배출량이 비교적 많은 엔진 회전수가 낮은 영역에서는 모터 단독주행 혹은 엔진과 모터의 병용에 의한 주행을 행함으로써, 이산화탄소의 배출량을 저감시키는 것이 가능하다.
또한, 상기 하이브리드 차량은 종래의 차량특성(주행거리나 운전성)을 유지하면서도 이산화탄소의 배출량을 작게 할 수 있어 원거리 주행도 가능하여 근년 실용화되어 있다.
그래서, 이산화탄소나 산화질소(NOx) 배출량을 감소시킨다고 하는 관점에서, 차량의 정지 중, 엔진이 아이들 운전 중에 엔진을 자동으로 정지시키고, 그 후 자동으로 시동시킨다고 하는 기술이 실용화되어 있다.
그러나, 종래의 아이들 운전 중에 엔진의 자동 정지 및 시동 제어장치는 다음과 같이 엔진 스톨(stall) 발생에 관계없이 설계되어 있다.
예를 들면 하이브리드 차량에서, 운전자가 클러치가 들어간 상태에서 차량을 정지시키는 등의 오조작을 행하여, 엔진이 스톨한 경우에 운전자는 오조작을 행하여 엔진이 스톨한 것을 인식을 하고 있지 않은 경우가 있다.
더욱이, 운전자는 차량이 정지하였기 때문에 아이들 제어가 행해지고 있는 것으로 인식하고 있는 일이 많다. 운전자의 오동작에 의해 엔진이 스톨하였을 때는 아이들 정지 제어에 의해 엔진이 정지하지 않는다.
따라서, 시동시의 정상인 주행을 행하기 위해서는 예를 들면 스타터 키를 시동시켜 엔진의 재시동을 행하는 조작이 행해져야 한다.
그러나, 운전자는 상술한 바와 같이 아이들 정지에 의해 엔진이 정지하고 있는 것으로 인식하고 있기 때문에, 스타터 키로 엔진을 재시동하는 조작을 운전자에 기대할 수 없는 경우가 있다.
이 때, 운전자의 오조작으로 엔진이 멈추었기 때문에, 운전자가 차량을 출발시키는 동작을 행하였어도 아이들 정지상태로부터 출발하는 것은 아니다. 이 경우, 가속은 차량의 시동시 기대되는 것과는 다를 수 있다.
그래서, 운전자는 "원하지는 않는" 가속 때문에 위화감을 느껴, 운전성이 손상된다고 하는 문제가 야기된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 일정한 엔진 회전수 이하에서 엔진 스톨이 발생시 운전자가 엔진의 자동 정지 제어가 행해져 엔진이 정지하고 있는 것으로 인식하고 있을 때에도, 엔진 제어를 아이들 스탑 로직에 종속시켜 엔진이 자동으로 시동되도록 함으로써, 엔진 스톨시 운전자가 위화감을 느끼지 않고 편하게 운전할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치에 있어서,
엔진 회전수를 검출하는 엔진회전수 검출수단; 상기 엔진회전수 검출수단을 이용하여 엔진 스톨 판정조건을 만족하는지를 판단하는 HCU; 및 상기 HCU로부터 제어신호를 입력받아 엔진을 자동정지 및 시동시키는 MCU;를 포함하여 구성되고, 상기 HCU가 아이들 스탑 조건에 의하지 않은 상기 엔진 스톨 판정조건을 만족하는 경우에 아이들 스탑 상태인 것으로 판단하고, 아이들 스탑 해제조건을 만족하는 경우에 엔진 자동시동을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면은 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어방법에 있어서,
엔진 회전수를 검출하는 단계; 엔진 회전수가 기준값이하인지를 판단하는 단계; 상기 엔진 회전수가 기준값 이하인 경우에 엔진스톨판정조건을 만족시키는 지를 판단하는 단계; 상기 엔진스톨판정조건을 만족하는 경우에 아이들 스탑 상태인 것으로 판단하고, 아이들 스탑 해제조건을 만족시키는 지를 판단하는 단계; 및 상기 아이들 스탑 해제조건을 만족하는 경우에는 엔진 자동시동을 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치 및 방법에 의하면, 일정한 엔진회전수 이하에서 차량이 엔진 스톨이 발생한 경우에 차량의 엔진 제어를 아이들 스탑 로직에 종속시켜 엔진 자동시동을 수행함으로써, 운전자가 엔진 스톨시 당황하지 않고 교통소통을 원할하게 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 운전자의 오조작 또는 오동작으로 인한 하이브리드 차량의 엔진 꺼짐 현상을 아이들 운전 중에 엔진 자동정지된 것으로 잘못 인식하더라도 엔진 자 동시동에 의한 차량 출발이 가능하도록 한 점이 주안점이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 엔진 자동정지 및 시동 제어장치가 적용되는 조건은 다음과 같다.
1. 아이들 스탑 조건에 의하지 않은 엔진정지상태인 경우,
예를 들면 하이브리드 차량에서 운전자가 클러치가 들어간 상태에서 차량을 정지시키는 등의 오조작 또는 오동작을 행하여 엔진이 정지한 경우이다.
2. 상기 조건에 의해 엔진 회전수가 0이 되는 경우,
3. 운전자가 클러치 페달을 밟은 경우이다.
상기 조건에 의한 엔진 정지 후 아이들 스탑에 의한 엔진 자동정지로 잘못 인식하고 운전자가 가속페달을 밟는 경우에 차량 정지상태가 지속됨으로 인한 위화감이 발생할 수 있다.
이러한 경우에 종래에는 차량 재시동을 걸어야 차량이 출발할 수 있다.
본 발명은 아이들 스탑 조건에 의하지 않는 경우에도 엔진 자동시동을 위한 방법을 제공한다.
먼저 차량의 엔진 회전수 검출수단에 의해 엔진 회전수가 기준값(10RPM)이하인지를 판단하여, 기준값이하인 경우에는 엔진 스톨 여부를 판단한다. 이때, 아이들 스탑 진입조건을 함께 판단할 수 있다.
상기 엔진 스톨에 의해 엔진이 정지한 경우에도 엔진 자동정지 검출수단이 이를 감지하여 HCU에 엔진 스톨 플래그를 전송하고, 엔진 스톨 플래그를 입력받은 HCU는 아이들 스탑 상태인 것으로 판단하여 운전자가 출발하려고 하는 의지 즉 아 이들 스탑 해제조건을 만족하는지 여부를 판단한다.
상기 아이들 스탑 해제조건을 만족하는 경우에 HCU는 MCU에 엔진 자동시동을 명령하여 차량이 출발하도록 한다.
이와같이 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 자동시동정지 제어장치는 일정한 엔진회전수 이하에서 차량이 엔진 스톨이 발생한 경우에 차량의 엔진 제어를 아이들 스탑 로직에 종속시켜 엔진 자동시동을 수행함으로써, 운전자가 엔진 스톨시 당황하지 않고 교통소통을 원할하게 유지할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (2)

  1. 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치에 있어서,
    엔진 회전수를 검출하는 엔진회전수 검출수단;
    상기 엔진회전수 검출수단을 이용하여 엔진 스톨 판정조건을 만족하는지를 판단하는 HCU; 및
    상기 HCU로부터 제어신호를 입력받아 엔진을 자동정지 및 시동시키는 MCU;
    를 포함하여 구성되고, 상기 HCU가 아이들 스탑 조건에 의하지 않은 상기 엔진 스톨 판정조건을 만족하는 경우에 아이들 스탑 상태인 것으로 판단하고, 아이들 스탑 해제조건을 만족하는 경우에 엔진 자동시동을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어장치.
  2. 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어방법에 있어서,
    엔진 회전수를 검출하는 단계;
    엔진 회전수가 기준값이하인지를 판단하는 단계;
    상기 엔진 회전수가 기준값 이하인 경우에 엔진스톨판정조건을 만족시키는 지를 판단하는 단계;
    상기 엔진스톨판정조건을 만족하는 경우에 아이들 스탑 상태인 것으로 판단하고, 아이들 스탑 해제조건을 만족시키는 지를 판단하는 단계; 및
    상기 아이들 스탑 해제조건을 만족하는 경우에는 엔진 자동시동을 수행하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 자동시동정지 제어방법.
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