KR101293983B1 - 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 캔통신 불량시 브레이크 부스터의 압력을 이용하여 엔진의 상태를 판정하는 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 브레이크 부스트 압력 센서를 이용하여 현재 압력값(전압값)을 검출하는 제1단계; 상기 검출된 압력값이 미작동경계값(엔진작동으로는 들어갈 수 없는 배력장치의 압력경계값)보다 작은지를 판단하는 제2단계; 상기 압력값이 미작동경계값보다 작은 경우에 작동경계값(일반적인 엔진작동시 배력장치의 압력경계값)보다 작은지를 판단하는 제3단계; 상기 압력값이 작동경계값보다 작은 경우에 시간당 브레이크 부스트 압력값이 변화량 기준값보다 큰지를 판단하는 제4단계; 및 상기 시간당 브레이크 부스트 압력값이 제1변화량기준값(배력장치의 압력이 대기압에서 진공으로 떨어지는 일반적인 상태에서 변화량 기준값)보다 큰 경우에 엔진이 작동하는 것으로 판정하는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법을 제공한다.

브레이크, 부스트 압력, 엔진 시동, 작동경계값, 변화량 기준값

Description

하이브리드 차량용 엔진시동판정방법{Judgment method for engine starting of HEV}

본 발명은 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 캔통신 불량시 브레이크 부스터의 압력을 이용하여 엔진의 상태를 판정하는 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법에 관한 것이다.

통상적으로, 하이브리드 전기 차량(HEV ; Hybrid Electrical Vehicle)은 엔진 시동 조건에 따라 모터(Motor) 시동방식과 스타터(Starter) 시동 방식으로 구분된다.

모터 시동 방식은 엔진 시동 장치로 모터를 사용하며, 구동 전원은 하이브리드용 고전압 메인 배터리를 사용하며, 안정된 엔진 시동, 빠른 엔진 회전수(RPM) 상승 및 부드러운 엔진 시동 등의 특징이 있다.

스타터 시동 방식은 엔진 시동 장치로 스타터를 사용하며, 구동 전원은 12V 보조 배터리를 사용한다.

한편, 하이브리드 전기 차량에는 아이들 스톱 기능을 사용한다.

아이들 스톱 기능은 엔진 아이들(Idle)시 연료 절약을 위해 엔진 시동을 오프(Off) 시키는 기능이다.

아이들 스톱 기능은 차속이 '0', 브레이크 페달 답입상태(브레이크 스위치 온(On), 가속 페달 답입하지 않은 상태(가속페달 스위치 오프(Off))의 조건을 만족한 상태에서 이루어진다.

차량 주행을 위해 아이들 스톱 해제시에는 브레이크 페달 답입상태를 해제하거나, 가속 페달을 답입한다.

즉, 브레이크 스위치가 오프(Off)되거나, 가속 페달 스위치가 온(On)된 상태이면 아이들 스톱 기능은 해제된다.

이때는 점화 키를 사용하지 않아도 자동으로 엔진 시동상태를 유지하게 된다.

그러나, 하이브리드 전기 차량에서 위와 같은 모터에 의한 엔진 시동방법은 엔진 회전수가 목표 엔진 회전수에 도달할 때까지 정(+) 토크를 가하다가 목표 엔진 회전수에 도달하면 모터 토크를 '0'으로 만드는것이었다.

모터를 구동하여 엔진을 시동할 경우 모터 토크가 발생함에 따라 이를 제어 시간(t)에 따라 발생량을 조절한다.

예를 들어, 엔진 회전수가 목표 엔진 회전수에 도달할 때까지 목표 엔진 회전수와 현재 엔진 회전수의 차에 비례하여 모터 토크를 발생시킨다.

즉, 엔진 회전수가 200-300rpm에 이르면 모터 토크를 감소시키다가 이후 500-600rpm정도에서 거의 모든 입력 모터 토크를 제거한다.

이때, 모터 토크를 '0(Zero)'토크가 발생하도록 제어하더라도 엔진 점화시 회전의 탄력에 의해 엔진 회전수는 800RPM 이상까지 상승하게 된다.

이러한 상태에서 엔진 시동이 정상적으로 이루어졌는지를 판정하는 엔진 시동 판정 로직은 엔진 회전수가 시동 판정 엔진 회전수(약 800RPM) 이상이 되었는지를 판단한다.

이때, 최고점에 해당하는 엔진 속도는 900~1,000RPM이 된다.

한편, 도 1은 종래의 엔진 시동 판정 로직을 나타내는 알고리즘으로서, HCU(하이브리드 제어기)는 상기 알고리즘을 통해 시동 성공을 판정하고, 드라이브 컨트롤 모드(Drive Control Mode)임을 인식한다.

또한, HCU는 ECU에 캔(CAN)을 통해 인젝션 이네이블 플래그(Injection Enable Flag)를 전송한다.

그러나, 상기 알고리즘은 캔 버스 오프(CAN Bus Off) 상태에서 차량 시동 시 캔 버스 오프 모드에 따라 스타터 모터 크랭킹(Starter Motor Cranking)을 통해 시동 성공 하였음에도 불구하고 드라이브 컨트롤 모드를 인식하지 못한다.

상기 캔 버스 오프 시에는 위 알고리즘에 따라 ③ 크랭킹 페일(Cranking Fail)로 인식한다.

이 경우 주행 중 캔 버스 힐링(Healing)시 인젝션 이네이블 신호를 ECU에 전송하지 못함으로 인해 엔진이 스톨되는 문제점을 가지고 있다.

따라서, HCU가 캔 통신과 관계없이 정확한 차량상태를 파악할 수 있도록 하 는 것이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 하이브리드 차량에서 엔진 시동 성공여부를 판정하는 보조수단으로 브레이크 부스트 압력센서를 이용하여 엔진 시동시 엔진에 의해 진공압으로 떨어지는 부스트 압력을 모니터링 함으로써, 캔통신 불량시에도 엔진의 작동여부를 판단할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법에 있어서,

브레이크 부스트 압력 센서를 이용하여 현재 압력값(전압값)을 검출하는 제1단계; 상기 검출된 압력값이 미작동경계값(엔진작동으로는 들어갈 수 없는 배력장치의 압력경계값)보다 작은지를 판단하는 제2단계; 상기 압력값이 미작동경계값보다 작은 경우에 작동경계값(일반적인 엔진작동시 배력장치의 압력경계값)보다 작은지를 판단하는 제3단계; 상기 압력값이 작동경계값보다 작은 경우에 시간당 브레이크 부스트 압력값이 변화량 기준값보다 큰지를 판단하는 제4단계; 및 상기 시간당 브레이크 부스트 압력값이 제1변화량기준값(배력장치의 압력이 대기압에서 진공으로 떨어지는 일반적인 상태에서 변화량 기준값)보다 큰 경우에 엔진이 작동하는 것으로 판정하는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 제4단계에서 시간당 브레이크 부스트 압력값이 제1변화량기준값보다 작은 경우에 현재 브레이크 부스트 압력값이 저영역값보다 작은지를 판단하는 단계; 상기 압력값이 저영역값보다 작은 경우에 브레이크 스위치가 폴스(false)인지를 판단하는 단계; 상기 브레이크 스위치가 폴스인 경우에 브레이크 부스트 최대압력값과 현재압력값의 차이가 제2변화량기준값(배력장치의 압력이 충분히 진공인 상태에서 재시동시 최대값과 현재값의 차이 기준값)보다 큰지를 판단하는 단계; 및 상기 브레이크 부스트 최대압력값과 현재 압력값의 차이가 제2변화량기준값보다 큰 경우에 엔진이 작동하는 것으로 판정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법에 의하면, 엔진의 작동상태를 브레이크 부스터 압력센서를 이용하여 측정한 전압값으로 판단함으로써, 캔 버스 오프시 순환참조로 인한 엔진 스톨을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

본 발명은 브레이크 압력을 이용하여 엔진시동을 판정할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

도 2는 브레이크 부스트 압력을 시간에 따른 전압값으로 나타내는 그래프이다.

브레이크 부스트 압력센서는 브레이크 압력을 전압값으로 나타내고, 전압값이 클수록 브레이크 부스터 압력은 크게 된다. 예를 들어 흡기압력이 101.32kpa일때 출력전압값은 4.0V이고, 46.6kpa에서는 1.84V를, 20kpa에서는 0.79V를 나타낸다.

도 2에 도시한 바와 같이, 브레이크 부스트 압력(전압값)은 엔진 시동을 걸게 되면 그 시점에서 급격한 기울기로 떨어지게 되고, 브레이크 작동 시에는 일정한 크기로 변동하게 되며, 시동 정지후 브레이크를 밟지 않을 때에는 서서히 대기압으로 변화다가 브레이크 페달을 밟으면 급하게 진공에서 대기압으로 변하게 된다.

이와같이 브레이크 부스트 압력변화의 특성상 단순히 일정 기준값을 기준으로는 엔진 작도을 판정하기 어렵다.

또한, 엔진 정지 후 배력 장치의 진공이 충분히 형성된 상태에서 브레이크를 매우 살짝 밟는 경우를 비롯하여 여러 악의적인 조건과 일반적인 조건을 모두 충족시키는 알고리즘 개발이 필요하다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량에서 엔진시동판정방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 3에서 엔진 작동영역을 시간에 따른 전압값으로 나타내는 그래프이다.

본 발명의 일실시예에 따른 엔진시동판정방법은 먼저 브레이크 부스트 압력 센서에서 감지한 측정값(BrkBstSns)이 미작동 경계값(4.0V;전압예시값임)보다 작은 지를 판단한다.

상기 측정값(BrkBstSns)이 미작동 경계값보다 작은 경우에는 작동경계값(3.0V)보다 작은 지를 판단한다.

그 다음, 상기 측정값(BrkBstSns)이 작동경계값보다 작은 경우에는 단위시간당 브레이크 부스트 압력값(BrkBstSns/dT)이 제1변화량 기준값(0.002V/ms)보다 큰지를 판단한다.

상기 단위시간당 브레이크 부스트 압력값이 제1변화량 기준값보다 큰 경우에는 엔진이 작동하고 있는 것으로 판단한다.

여기까지는, 엔진 시동시 브레이크 부스트 압력을 이용하여 일반적인 엔진의 작동영역(도 4의 Engine Run Enable area ①)에서 작동여부를 판단하는 방법이다.

이하에서는 엔진 정지 후 배력 장치의 진공이 충분히 형성된 상태에서 브레이크를 매우 살짝 밟는 경우를 비롯하여 여러 악의적인 시험조건의 엔진 작동영역(도 4의 Engine Run Enable area ②)에서 작동여부를 판단하는 방법이다.

상기 단위시간당 브레이크 부스트 압력값(BrkBstSns/dT)이 제1변화량 기준값보다 작거나 같은 경우에는 브레이크 부스트 압력(BrkBstSns)이 저영역값(LowRng)(1.5V)보다 작은지를 판단한다.

상기 브레이크 부스트 압력이 저영역값보다 작은 경우에는 브레이크 스위치가 폴스(FALSE) 인지를 판단한다.

상기 브레이크 스위치(BrkSw)가 폴스 인 경우에는 점화키(IG KEY) 이후 최대 센서 출력값과 브레이크 부스트 압력값의 차이(BrkBstSns_Max - BrkBstSns)가 제2변화량 기준값(0.04V)보다 큰 경우에는 엔진이 작동하는 것으로 판정하고, 그렇지 않은 경우에는 엔진이 정지된 것으로 판단한다.

본 발명에서 설명한 용어의 정의는 다음과 같다.

BrkBstSns는 현재 브레이크 부스트 압력 센서 입력값이고, BrkBstSns_Max는 점화키 이후 최대 센서 출력값이고, 미작동 경계값은 엔진작동으로는 들어갈 수 없는 배력장치 압력경계값이고, 작동 경계값은 일반적인 엔진작동시 배력장치 압력 경계값이고, 저영역값(LowRng)는 배력장치가 충분히 진공이 된 상태이고, 제1변화량 기준값은 배력 장치의 압력이 대기압에서 진공으로 떨어지는 일반적인 상태에서의 변화량 기준값이고, 제2변화량 기준값은 배력장치의 압력이 충분히 진공인 상태에서 재시동시 최대값과 현재값의 차이 기준값이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량에서 엔진시동판정방법의 실험예를 나타내는 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 브레이크부압의 변화율 연산부에서 연산한 압력값이 -0.3v/100ms 이하인 경우에 엔진이 작동하였고, 저압에서의 시동시에 압력의 최대값을 취하여 변화량을 측정 및 엔진의 작동여부를 판단할 수 있다.

특히, 흡기압력이 낮은 상태에서 악의 시험시에 위의 두 조건만으로는 판정이 불가능한 영역을 위한 보완로직이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 크랭킹 이후 최대값을 기억하고, 크랭킹 이후 최대값과 현재 압력의 차이를 이용하여 엔진작동을 판정할 수 있고, 반복적 엔진 온/ 오프를 수행하는 악의적인 실험을 통한 알고리즘을 검증할 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 종래의 하이브리드 차량에서 엔진시동판정방법을 설명하기 위한 순서도이고,

도 2는 브레이크 부스트 압력을 시간에 따른 전압값으로 나타내는 그래프이고,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량에서 엔진시동판정방법을 나타내는 순서도이고,

도 4는 도 3에서 엔진 작동영역을 시간에 따른 전압값으로 나타내는 그래프이고,

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량에서 엔진시동판정방법의 실험예를 나타내는 도면이다.

Claims (2)

1. 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법에 있어서,

   브레이크 부스트 압력 센서를 이용하여 전압값인 현재 압력값을 검출하는 제1단계;

   상기 검출된 압력값이 엔진작동으로는 들어갈 수 없는 배력장치의 압력경계값인 미작동경계값 보다 작은지를 판단하는 제2단계;

   상기 압력값이 미작동경계값보다 작은 경우에 일반적인 엔진작동시 배력장치의 압력경계값인 작동경계값 보다 작은지를 판단하는 제3단계;

   상기 압력값이 작동경계값보다 작은 경우에 시간당 브레이크 부스트 압력값이 변화량 기준값보다 큰지를 판단하는 제4단계;

   상기 시간당 브레이크 부스트 압력값이 배력장치의 압력이 대기압에서 진공으로 떨어지는 일반적인 상태에서 변화량 기준값인 제1변화량기준값 보다 큰 경우에 엔진이 작동하는 것으로 판정하는 제5단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제4단계에서 시간당 브레이크 부스트 압력값이 제1변화량기준값보다 작은 경우에 현재 브레이크 부스트 압력값이 저영역값보다 작은지를 판단하는 단계;

   상기 압력값이 저영역값보다 작은 경우에 브레이크 스위치가 폴스(false)인지를 판단하는 단계;

   상기 브레이크 스위치가 폴스인 경우에 브레이크 부스트 최대압력값과 현재압력값의 차이가 배력장치의 압력이 진공인 상태에서 재시동시 최대값과 현재값의 차이 기준값인 제2변화량기준값 보다 큰지를 판단하는 단계;

   상기 브레이크 부스트 최대압력값과 현재 압력값의 차이가 제2변화량기준값보다 큰 경우에 엔진이 작동하는 것으로 판정하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진시동판정방법.

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