KR101323916B1 - 차량의 초기 기동 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 초기 기동을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 초기 시동 장치는 소정 주기마다 슬립모드에서 웨이크업모드로 전환하고, 상기 웨이크업 모드에서 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량을 확인하는 컨버터; 상기 컨버터의 웨이크업 모드를 제어하고, 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량에 따라 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지를 스타트 모터로 인가하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 에너지 저장부; 상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 배터리; 상기 에너지 저장부의 에너지 및 배터리의 에너지를 합산한 양의 에너지를 인가 받아 구동되는 스타트 모터;를 포함한다.

Description

차량의 초기 기동 장치 및 방법{Apparatus and method for early starting of vehicle}
본 발명은 차량의 초기 기동을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
급격한 유류세 증가로 인하여 연비의 효율성이 극대화된 자동차가 출시되고 있으며, 그 대표적인 예로 아이들 스탑 앤 고(ISG:Idle Stop & Go, 이하 'ISG'로 칭함)시스템을 내장한 자동차가 있다.
ISG시스템의 SSG(Side Start Genertor)은 일반적인 차량의 시동 모터가 아닌 스타터(Starter)와 알터네이터(Alternator)의 통합형 모터로서 엔진이 동작할 때는 알터네이터로 동작하게 된다. ISG시스템은 상기와 같이 알터네이터와 스타터가 일체로된 통합형과 알터네이터와 스타터가 분리된 분리형으로 구분될 수 있으나, 그 구성 및 동작은 유사하다. 따라서 ISG시스템은 엔진 자동차에 적용이 용이하여 그 수요가 증가하고 있다.
ISG시스템은 자동차에서 에너지 절감을 위한 장치로 주행 중 정지 상황이 발생하는 경우 정지되어 있는 동안 시동을 오프시키고, 간단한 조작에 의하여 출발 시 시동 될 수 있도록 하여 연비 절감 효과가 뛰어나다.
하지만 ISG시스템이 적용되는 차량의 경우 시동 시 스타터 모터에서 사용되는 전류가 크기 때문에 배터리의 잔존 에너지 량에 비해 순간 전류가 허용용량을 초과하면 드롭(Drop)되는 현상이 발생할 수 있다. 또한 운전자의 실수나 장기 주차로 인해 배터리의 용량이 줄어들면 시동이 되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.
즉, 차량의 시동은 배터리의 에너지를 이용하여 스타트 모터를 기동하여 시동되게 된다. 하지만, 장기간 주차 등에 의한 배터리의 자연방전 또는 스타터 모터의 기동을 위한 충분한 에너지가 배터리에 존재하지 않는 경우 차량은 시동이 될 수 없게 되는 문제 점이 있다.
본 발명은 차량의 기동을 위한 에너지가 부족하거나 배터리의 자연 방전으로 인하여 시동이 불가한 경우 차량의 초기 기동을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 장치는 소정 주기마다 슬립모드에서 웨이크업모드로 전환하고, 상기 웨이크업 모드에서 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량을 확인하는 컨버터; 상기 컨버터의 웨이크업 모드를 제어하고, 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량에 따라 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지를 스타트 모터로 인가하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 에너지 저장부; 상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 배터리; 상기 에너지 저장부의 에너지 및 배터리의 에너지를 합산한 양의 에너지를 인가 받아 구동되는 스타트 모터;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 장치는 소정 주기마다 슬립모드에서 웨이크업 모드로 전환하고, 상기 웨이크업 모드에서 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량을 확인하는 컨버터; 상기 컨버터의 웨이크업 모드를 제어하고, 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량에 따라 상기 에너지 저장부의 에너지를 스타트 모터로 인가하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 에너지 저장부; 배터리; 상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지 저장부 또는 배터리 중 어느 하나로부터 에너지를 인가 받아 구동하는 스타트 모터;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 장치 및 방법에 의하면 배터리의 자연 방전 또는 차량 기동을 위한 최소한의 에너지가 부족한 경우 일시적인 에너지 충전 동작으로 차량의 기동을 수행할 수 있도록 하는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ISG(Ideal Stop & Go)시스템을 포함하는 차량의 발진부의 에너지 흐름을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ISG(Ideal Stop & Go)시스템을 포함하는 차량의 발진부의 에너지 흐름을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ISG(Ideal Stop & Go)시스템을 포함하는 차량의 발진부의 에너지 흐름을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 ISG시스템을 포함하는 차량의 발진부는 제어부(110), DC-DC 컨버터(120), 에너지 저장부(130). 모터/제너레이터부(140), 배터리(150), 스타트 모터(160)로 구성될 수 있다.
제어부(110)는 컨버터(120)의 슬립모드 상태 및 웨이크업 모드에 대한 주기를 확인할 수 있다. 제어부(110)는 컨버터(120)가 차량의 장기 주차 등에 의하여 소정기간 동안 슬립 모드로 동작하는 경우 기 설정된 웨이크업 주기를 확인하고, 해당 주기에 도달한 시점마다 컨버터(120)에 웨이크업 제어신호를 출력할 수 있다.
또한 제어부(110)는 웨이크업된 컨버터(120)로부터 에너지 저장부(130)와 배터리(150)의 에너지 잔존량(SOC:State Of Charge) 정보를 획득할 수 있다. 따라서 제어부(110)는 상기 에너지 저장부(130)와 배터리(150)의 에너지 잔존량에 따라 배터리(150)이 에너지 잔존량 중 임계량을 에너지 저장부(130)로 전달하도록 하는 제어신호 생성하여 컨버터(130) 또는 배터리(150)로 전달할 수 있다.
제어부(110)는 상기 배터리(150)로부터 임계량의 에너지를 전달받은 에너지 저장부(130)와 상기 배터리(150)의 에너지 잔존량을 이용하여 스타트 모터(160)를 시동하도록 제어할 수 있다.
DC-DC컨버터(120)는 제어부(110)의 제어 신호에 따라 슬립모드 시 소정 주기마다 웨이크업할 수 있다. DC-DC컨버터(120)는 소정 주기 마다 웨이크업되어 에너지 저장부(130) 및 배터리(150)의 에너지 잔존량을 확인하고, 상기 확인된 에너지 잔존량 정보를 제어부(110)로 출력할 수 있다.
에너지 저장부(130)는 울트라 캐패시터, AGM, Pb 배터리, 리튬 배터리 등 다양한 형태의 에너지 저장 및 공급장치가 적용될 수 있다. 에너지 저장부(130)는 모터/제너레이터부(140)의 발전 또는 회생된 에너지를 저장하고, ISG기능의 구동을 위한 에너지를 공급할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예에 따라 배터리(150)로부터 임계량만큼 전달되는 에너지를 이용하여 충전될 수 있다. 또한 상기 충전된 에너지를 이용하여 스타트 모터(160)의 시동을 위한 에너지로 전달될 수 있다.
모터/제너레이터부(140)는 알터네이터(AT:Alternator) 또는 SSG(Side Starter Generator)등의 모터 및 엔진 구동을 위해 에너지 저장부(130)의 에너지를 이용하여 ISG모드를 수행할 수 있다.
배터리(150)는 차량의 초기 시동을 위한 스타트 모터의 기동을 위한 에너지를 공급할 수 있다. 배터리(150)는 본 발명의 실시 예에 따라 컨버터(120)의 모니터링 결과에 따라 임계량의 에너지를 에너지 저장부(130)로 전달할 수 있다.
스타트 모터(160)는 배터리(150)로부터 공급되는 에너지를 이용하여 차량의 초기 시동을 위한 구동을 수행할 수 있다. 스타트 모터(160)는 본 발명의 실시 예에 따라 배터리(150)뿐만 아니라, 에너지 저장부(130)로부터 전달받은 에너지를 상기 배터리(150)의 에너지와 합산한 에너지로 구동될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 통하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 동작에 대하여 도 1 내지 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 장기주차 등과 같은 차량이 기동되지 않은 상태에서 제어부(110)는 컨버터(120)의 슬립모드와 웨이크업 모드의 주기를 확인한다.(S210).
제어부(110)는 컨버터(120)의 웨이크업 주기를 확인하고, 기 설정된 웨이크업 시점에 도달하였는지를 판단한다.(S220)
제어부(110)는 컨버터(120)의 웨이크업 주기에 도달한 경우 슬립모드로 동작하던 컨버터(120)를 웨이크업한다,(S230)
제어부(110)는 컨버터(120)에서 확인된 에너지 저장부(130)와 배터리(150)의 에너지 잔존량(SOC: State Of Charge)을 확인한 결과 정보를 획득할 수 있다.(S240)
제어부(110)는 상기 획득된 에너지 저장부(130)와 배터리(150)의 에너지 잔존량이 각각 기 설정된 기준 에너지 잔존량 미만인지를 확인한다.(S250) 상기 기준이 되는 에너지 저장부(130) 및 배터리(150)의 에너지 잔존량은 모토/제너레이터부(140) 또는 스타트 모터(160)의 기동을 위해 요구되는 최소의 에너지 양을 수 있다.
제어부(110)는 상기 확인된 결과에 따라 에너지 저장부(130) 및 배터리(150)의 에너지 잔존량이 기준 에너지 잔존량 미만인 경우 배터리(150)의 에너지 잔존량 중 임계량만큼을 에너지 저장부(130)로 출력하도록 제어할 수 있다.
상기 임계량은 상기 배터리(150)의 에너지 잔존량 중 소정 비율의 에너지 양일 수 있으며 본 발명의 실시 예에서는 배터리 에너지 잔존량의 5%를 에너지 저장부(130)로 출력하는 임계량으로 예를 들어 설명한다. 상기 임계량은 한정된 수치가 아닐 수 있으며, 초기 시동을 위한 요구 에너지양에 따라 가변될 수 있다. 상기 배터리(150)의 에너지 잔존량 중 적은 양의 임계량이 에너지 저장부(130)로 전달되는 것은 에너지 저장부(130)는 에너지 저장 용량이 배터리(150)에 비해 적다. 또한, 에너지 저장부(130)의 특징은 배터리(150)에 비해 전류 방전이 우수하여 낮은 전압에서도 출력 가능한 전류의 크기가 크다. 따라서, 배터리(150)의 소량 에너지를 이용해서도 에너지 저장부(130)는 출력 에너지가 배터리(150)의 출력 에너지 보다 클 수 있다.
제어부(110)는 상기와 같이 배터리(150)로부터 임계량의 에너지를 이용하여 에너지 저장부(130)를 충전하도록 제어한다.(S270)
제어부(110)는 에너지 저장부(130)의 충전이 완료됨을 감지하면 상기 충전된 에너지 저장부(130)의 에너지와 배터리(150)에 잔존량 만큼의 에너지를 합산하고(S280) 상기 합산된 에너지를 스타트 모터로 인가한다.(S290)
따라서, 상기 에너지를 인가 받은 스타트 모터(160)는 초기 기동 요청에 의한 시동을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에서는 차량의 장기간 주차 등에 의한 방전으로 인하여 차량의 시동이 불가한 경우 차량 시동을 위해 에너지 저장부(130)의 에너지와 배터리(150)의 에너지를 합산하고, 상기 합산된 에너지를 스타트 모터에 인가하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ISG(Ideal Stop & Go)시스템을 포함하는 차량의 발진부의 에너지 흐름을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ISG시스템을 포함하는 차량의 발진부는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 발진부의 구성과 유사하다.
제어부(110)는 컨버터(120)의 슬립모드 상태 및 웨이크업 모드에 대한 주기를 확인할 수 있다. 제어부(110)는 컨버터(120)의 차량의 장기 주차등에 의하여 소정기간 동안 슬립 모드로 동작하는 경우 기 설정된 웨이크업 주기를 확인하고, 해당 주기에 도달한 시점마다 컨버터(120)에 웨이크업 제어신호를 출력할 수 있다.
또한 제어부(110)는 웨이크업된 컨버터(120)로부터 에너지 저장부(130)와 배터리(150)의 에너지 잔존량(SOC:State Of Charge)대한 정보를 획득할 수 있다.
제어부(110)는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 배터리(150)의 에너지 잔존량으로 스타트 모터(160)의 구동이 불가한 경우 에너지 저장부(130)의 에너지 잔존량을 이용하여 스타트 모터(160)를 구동하도록 제어할 수 있다.
DC-DC컨버터(120)는 제어부(110)의 제어 신호에 따라 슬립모드 시 소정 주기마다 웨이크업할 수 있다. DC-DC컨버터(120)는 소정 주기 마다 웨이크업되어 에너지 저장부(130) 및 배터리(150)의 에너지 잔존량을 확인하고, 상기 확인된 에너지 잔존량 정보를 제어부(110)로 출력할 수 있다.
에너지 저장부(130)는 울트라 캐패시터, AGM, Pb 배터리, 리튬 배터리 등 다양한 형태의 에너지 저장 및 공급장치가 적용될 수 있다. 에너지 저장부(130)는 모터/제너레이터부(140)의 발전 또는 회생된 에너지를 저장하고, ISG기능의 구동을 위한 에너지를 공급할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 실시 예에 따라 스타트 모터(160)의 시동을 위한 에너지로 전달될 수 있다.
모터/제너레이터부(140)는 알터네이터(AT:Alternator) 또는 SSG(Side Starter Generator)등의 모터 및 엔진 구동을 위해 에너지 저장부(130)의 에너지를 이용하여 ISG모드를 수행할 수 있다.
배터리(150)는 차량의 초기 시동을 위한 스타트 모터의 기동을 위한 에너지를 공급할 수 있다.
스타트 모터(160)는 배터리(150)로부터 공급되는 에너지를 이용하여 차량의 초기 시동을 위한 구동을 수행할 수 있다. 스타트 모터(160)는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 배터리(150)뿐만 아니라, 에너지 저장부(130)로부터 전달받은 에너지를 이용하여 초기 시동 될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 통하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 초기 기동 동작에 대해 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 초기 기동 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따라 상기한 일 실시 예에서와 유사하게 장기주차 등과 같은 차량이 기동되지 않은 상태에서 제어부(110)는 컨버터(120)의 슬립모드와 웨이크업 모드의 주기를 확인한다.(S410)
제어부(110)는 컨버터의 웨이크업 주기 도달여부를 확인하고, 웨이크업 주기에 도달한 경우 컨버터(120)를 슬립모드에서 웨이크업 모드로 전환하도록 한다.(S420 ~ S430)
제어부(110)는 컨버터(120)로부터 웨이크업 상태에서 에너지 저장부(130)와 배터리(150)의 에너지 잔존량을 확인하고 상기 에너지 잔존량이 기준 잔존량 이하인지를 판단한다.(S440 ~ S450)
제어부(110)는 배터리(150)의 에너지 잔존량이 기준 잔존량 이하인 경우 상기 잔존량 중 임계량의 에너지를 에너지 저장부(130)로 출력한다.(S460)
제어부(110)는 상기 배터리(150)로부터 인가되는 에너지를 이용하여 에너지 저장부(130)가 충전되도록 제어한다.(S470)
제어부(110)는 배터리(150)의 에너지 잔존량이 기준 잔존량 이하인 경우 에너지 저장부(130)에 저장된 잔존 에너지를 스타트 모터로 인가하도록 한다.(S480)
상기 에너지 저장부(130)는 배터리(150)에 비해 전류 방전이 우수하여 낮은 전압에서도 출력 가능한 전류의 크기가 크다. 따라서, 배터리(150)의 소량의 일부 에너지를 이용해서도 에너지 저장부(130)는 출력 에너지가 배터리(150)의 출력 에너지 보다 클 수 있다. 따라서 스타트 모터는 상기 에너지 저장부(130)로부터 인가되는 에너지를 이용하여 시동할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제어부 120 : DC-DC컨버터
130: 에너지 저장부 140:모터/제너레이터부
150: 배터리 160: 스타트 모터

Claims (7)

  1. 차량 초기 시동 장치에 있어서,
    소정 주기마다 슬립모드에서 웨이크업모드로 전환하고, 상기 웨이크업 모드에서 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량을 확인하는 컨버터;
    상기 컨버터의 웨이크업 모드를 제어하고, 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량에 따라 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지를 스타트 모터로 인가하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 에너지 저장부;
    상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 배터리;
    상기 에너지 저장부의 에너지 및 배터리의 에너지를 합산한 양의 에너지를 인가 받아 구동되는 스타트 모터;를 포함하는
    차량 초기 시동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장부는
    상기 제어부에서 확인한 상기 에너지 잔존량에 따라 상기 배터리 에너지의 임계량을 인가 받고, 상기 배터리로부터 인가된 에너지를 충전하여 스타트 모터로 공급하는
    차량 초기 시동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리의 에너지 잔존량이 기 설정된 기준 에너지 잔존량 미만인 경우 상기 에너지 잔존량 중 임계량을 에너지 저장부로 전달하도록 하는
    차량의 초기 시동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기준 에너지 잔존량은
    상기 스타트 모터의 시동에 인가되기 위한 최소 에너지량임을 특징으로 하는
    차량의 초기 시동 장치.
  5. 차량 초기 시동 장치에 있어서,
    소정 주기마다 슬립모드에서 웨이크업모드로 전환하고, 상기 웨이크업 모드에서 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량을 확인하는 컨버터;
    상기 컨버터의 웨이크업 모드를 제어하고, 상기 에너지 저장부 및 배터리의 에너지 잔존량에 따라 상기 에너지 저장부의 에너지를 스타트 모터로 인가하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지를 스타트 모터로 인가하는 에너지 저장부;
    배터리;
    상기 제어부의 제어에 기초하여 에너지 저장부 또는 배터리 중 어느 하나로부터 에너지를 인가 받아 구동하는 스타트 모터;를 포함하는
    차량 초기 시동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    배터리의 에너지 잔존량이 기준 에너지 잔존량 미만이면, 상기 에너지 저장부에서 스타트 모터로 에너지를 인가하도록 제어하는
    차량 초기 시동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기준 에너지 잔존량은
    상기 스타트 모터의 시동에 인가되기 위한 최소 에너지량임을 특징으로 하는
    차량의 초기 시동 장치.
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