KR102261286B1 - Cvvd 장치의 위치 학습 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CVVD(continuous variable valve duration) 장치의 위치 학습 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 장치는, 상기 CVVD 장치의 제어 모터의 위치를 검출하는 위치 센서; 및 상기 위치 센서의 신호를 기초로 상기 CVVD 장치의 위치를 학습하는 제어기;를 포함할 수 있다.

Description

CVVD 장치의 위치 학습 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LEARNING POSITION OF CONTINUOUS VARIABLE VALVE DURATION APPARATUS}

본 발명은 CVVD 장치의 위치 학습 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 중에 CVVD 장치의 위치를 학습할 수 있는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관은 연소실에 연료와 공기를 받아들여 이를 연소함으로써 동력을 생성한다. 공기를 흡입할 때는 캠축(camshaft)의 구동에 의해 흡기 밸브(intake valve)를 작동시키고, 흡기 밸브가 열려 있는 동안 공기가 연소실에 흡입되게 된다. 또한, 캠축의 구동에 의해 배기밸브를 작동시키고 배기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에서 배출되게 된다.

그런데, 최적의 흡기밸브/배기밸브 동작은 엔진의 회전속도에 따라 달라진다. 즉, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트(lift) 또는 밸브 오프닝/클로징 타임이 달라지게 된다. 이와 같이, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 밸브 동작을 구현하기 위하여, 밸브를 구동시키는 캠의 형상을 복수 개로 설계하거나, 밸브가 엔진회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치가 연구되고 있다.

또한, 밸브의 열림 시간을 조절하는 것으로 연속 가변 밸브 타이밍 (continuous variable valve timing; CVVT) 기술이 개발되어왔는데, 이는 밸브 타이밍이 고정된 상태로 밸브 열림/닫힘 시점이 동시에 변경되는 기술이다.

그러나, 종래의 CVVL 또는 CVVT는 구성이 복잡하고 비용이 고가인 문제가 있다.

따라서, 엔진의 작동 상태에 따라 밸브의 듀레이션을 조절할 수 있는 연속 가변 밸브 듀레이션(continuous variable valve duration; CVVD) 장치가 연구되고 있다.

종래의 CVVD 장치의 위치 학습은 차량 조립시 첫 시동시에 한해서만 실시되고 있다. 즉, 차량 운행 중 엔진 시동시 또는 연소 중 CVVD 장치의 위치 학습을 실시하면 시동 지연 및 제어 불량이 발생할 수 있어, 차량 조립시 첫 시동시에 한해서만 실시되고 있다. 그러나, 차량 에이징에 따라 CVVD 장치의 위치가 변경될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 주행 중에 CVVD 장치의 위치를 학습할 수 있는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 CVVD(continuous variable valve duration) 장치의 위치 학습 방법은, EV 모드에 진입한 상태에서 상기 CVVD 장치의 제어 모터의 위치를 제1 위치로 이동시키는 단계; 상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면, 제어 모터의 현재 위치를 제1 위치로 학습하는 단계; 상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시킨 이후, 상기 제어 모터의 위치를 제2 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 제어 모터의 위치를 상기 제2 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면, 제어 모터의 현재 위치를 제2 위치로 학습하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 CVVD 장치의 위치 학습 방법이 수행되는 동안 HSG(hybrid starter & generator)를 작동시킬 수 있다.

상기 CVVD 장치의 위치 학습 방법이 수행되는 동안 엔진과 구동 모터 사이에 배치된 엔진 클러치를 접합시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 CVVD(continuous variable valve duration) 장치의 위치 학습 장치는, 상기 CVVD 장치의 제어 모터의 위치를 검출하는 위치 센서; 및 상기 위치 센서의 신호를 기초로 상기 CVVD 장치의 위치를 학습하는 제어기;를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 EV 모드에 진입한 상태에서 제어 모터의 위치를 제1 위치로 이동시키고, 상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면 제어 모터의 현재 위치를 제1 위치로 학습하며, 상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시킨 이후 상기 제어 모터의 위치를 제2 위치로 이동시키고, 상기 제어 모터의 위치를 상기 제2 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면 상기 제어 모터의 현재 위치를 제2 위치로 학습할 수 있다.

상기 제어기는 상기 CVVD 장치의 위치를 학습하는 동안 HSG(hybrid starter & generator)를 작동시킬 수 있다.

상기 제어기는 상기 CVVD 장치의 위치를 학습하는 동안 엔진과 구동 모터 사이에 배치된 엔진 클러치를 접합시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 주행 중에도 CVVD 장치의 위치를 학습할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법의 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진(1), 구동모터(2), 엔진 클러치(3), 변속기(4), 배터리(5), HSG(hybrid starter & generator)(6), 차동기어장치(7), 및 휠(8)을 포함한다.

엔진(1)은 연료를 연소하여 동력을 생성하는 것으로, 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등 다양한 엔진이 사용될 수 있다.

상기 엔진(1)에는 CVVD(continuous variable valve duration) 장치(1a)가 장착된다. CVVD 장치(1a)는 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 듀레이션을 조절한다. 즉, CVVD 장치(1a)의 작동에 따라 밸브의 듀레이션이 증가되거나 감소된다. 상기 CVVD 장치(1a)는 한국특허출원 10-2016-0171930에 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 한국특허출원 10-2016-0171930에 포함된 모든 내용은 참고로서 본 명세서에 모두 포함된 것으로 이해하여야 할 것이다. 한국특허출원 10-2016-0171930에 개시된 CVVD 장치(1a)는 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 CVVD 장치의 한 예로서, 본 발명의 기술적 사상은 한국특허출원 10-2016-0171930에 개시된 CVVD 장치(1a)뿐만 아니라 다양한 CVVD 장치(예를 들어, 한국등록특허 10-1655228에 개시된 CVVD 장치 등)에 적용될 수 있다. CVVD 장치(1a)는 제어 모터(112)를 포함하며, 제어 모터(112)의 회전에 따라 밸브를 여는 시간과 닫는 시간이 변화시켜 밸브의 듀레이션을 조절한다.

구동모터(2)는 배터리(5)의 전기를 이용하여 동력을 생성한다.

엔진 클러치(3)는 엔진(1)과 구동모터(2) 사이에 배치되고, 엔진(1)과 구동모터(2)를 선택적으로 연결한다.

상기 하이브리드 차량은 엔진 클러치(3)를 접합하거나 해제하여, 구동모터(2)의 토크만을 이용하는 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진(1)의 토크를 주토크로 하면서 구동모터(2)의 토크를 보조 토크로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 하이브리드 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 구동모터(2)의 발전을 통해 회수하여 배터리(5)를 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode); 등의 주행모드의 운행을 제공한다.

하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(1) 및/또는 구동모터(2)에서 발생된 동력이 변속기(4)의 입력축에 선택적으로 전달되고, 변속기(4)의 출력축으로부터 출력된 동력이 차동기어장치(7)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 휠(8)을 회전시킴으로써 엔진(1) 및/또는 구동모터(2)에서 발생된 동력에 의해 하이브리드 차량이 주행하게 된다.

배터리(5)는 EV 모드 및 HEV 모드에서 구동모터(2)에 전기를 공급하고, 회생제동 모드에서 구동모터(2)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다.

HSG(6)는 상기 엔진(1)을 시동하거나 엔진(1)의 출력에 의해 발전할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 장치는 위치 센서(9), 제어기(10), 제어 모터(112), 구동 모터(2), 엔진 클러치(3), 및 HSG(6)를 포함한다.

위치 센서(9)는 제어 모터(112)의 위치를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(10)에 전달한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 위치 센서(9)가 0 V 내지 5 V의 출력값을 생성할 수 있고 제어 모터(112)의 작동 구간이 0°내지 200°인 경우, 0 V가 출력되면 제어 모터(112)의 위치가 0°이고 5 V가 출력되면 제어 모터(112)의 위치가 200°인 것으로 판단할 수 있다. 제어 모터(112)의 위치가 0°인 경우 숏 듀레이션이 구현되고 제어 모터(112)의 위치가 200°인 경우 롱 듀레이션이 구현될 수 있다.

제어기(10)는 상기 위치 센서(9)의 신호를 기초로 CVVD 장치(1a)의 위치를 학습할 수 있다. 제어기(10)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 CVVD 장치 위치 학습 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

제어기(10)는 CVVD 장치(1a)의 위치를 학습하기 위하여 제어 모터(112), 구동 모터(2), 엔진 클러치(3), 및 HSG(6)의 작동을 제어할 수 있다.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법의 흐름도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법은 EV 모드에 진입한 상태에서 시작된다(S100). 즉, 엔진이 연소 중인 경우 학습을 실시하면 제어 불량이 발생할 수 있으므로, EV 모드에서 CVVD 장치(1a)의 위치를 학습할 수 있다.

제어기(10)는 이번 구동 사이클(driving cycle)에서 CVVD 장치(1a)의 위치 학습을 실시하였는지 판단한다(S110). 상기 구동 사이클은 차량 에이징에 따른 CVVD 장치(1a)의 위치를 고려하여 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다.

상기 S110 단계에서 이번 구동 사이클에서 CVVD 장치(1a)의 위치 학습을 실시하였다면, 본 발명의 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법은 종료된다.

상기 S110 단계에서 이번 구동 사이클에서 CVVD 장치(1a)의 위치 학습을 실시하지 않았다면, 제어기(10)는 HSG(6)를 작동시키고 제어 모터(112)의 위치를 제1 위치로 이동시킨다(S120). CVVD 장치(1a)에 적용되는 제어 모터(112)의 경우 용량이 작기 때문에 엔진(1)의 크랭크축이 회전하지 않으면 그 위치를 조절하기 어렵다. 따라서, CVVD 장치(1a)의 위치 학습을 위해 HSG(6)를 작동시키고, EV 모드에서 엔진 클러치(3)는 해제된 상태이므로 HSG(6)의 동력이 구동 모터(2) 측으로 전달되지 않는다. 상기 제1 위치는 숏 듀레이션을 구현할 수 있는 0°일 수 있다.

제어 모터(112)의 위치를 상기 제1 위치로 이동시키는 중에, 제어기(10)는 제어 모터(112)가 더 이상 움직이지 않는지 판단한다(S130). 즉, 제어기(10)는 위친 센서(9)의 신호가 유지되면 제어 모터(112)가 더 이상 움직이지 않는 것으로 판단할 수 있다.

상기 S130 단계에서 상기 제어 모터(112)가 계속하여 움직이면, 제어기(10)는 상기 S120 단계를 계속하여 수행한다.

상기 S130 단계에서 상기 제어 모터(112)가 더 이상 움직이지 않으면, 제어기(10)는 위치 센서(9)의 신호를 기초로 제어 모터(112)의 현재 위치를 상기 제1 위치로 학습한다(S140). 예를 들어, 위치 센서(9)의 신호가 0 V가 출력되는 것이 아니라 0.2 V가 출력되면 0.2 V가 출력되는 제어 모터(112)의 위치를 상기 제1 위치로 학습할 수 있다. 즉, 학습이 수행된 후, 제어기(10)는 위치 센서(9)의 신호가 0.2 V가 출력될 때 숏 듀레이션이 구현되는 것으로 결정할 수 있다.

상기 제어 모터(112)의 위치를 상기 제1 위치로 이동시킨 이후, 제어기(10)는 제어 모터(112)의 위치를 제2 위치로 이동시킨다(S150). 상기 제2 위치는 롱 듀레이션을 구현할 수 있는 200°일 수 있다.

제어 모터(112)의 위치를 상기 제2 위치로 이동시키는 중에, 제어기(10)는 제어 모터(112)가 더 이상 움직이지 않는지 판단한다(S160).

상기 S160 단계에서 상기 제어 모터(112)가 계속하여 움직이면, 제어기(10)는 상기 S150 단계를 계속하여 수행한다.

상기 S160 단계에서 상기 제어 모터(112)가 더 이상 움직이지 않으면, 제어기(10)는 위치 센서(9)의 신호를 기초로 제어 모터(112)의 현재 위치를 상기 제2 위치로 학습한다(S170). 예를 들어, 위치 센서(9)의 신호가 5 V가 출력되는 것이 아니라 4.9 V가 출력되면 4.9 V가 출력되는 제어 모터(112)의 위치를 상기 제2 위치로 학습할 수 있다.

상술한 바와 같이, CVVD 장치(1a)의 공차 및/또는 차량 에이징에 따라 제어 모터(112)의 작동 구간이 변경되더라도 CVVD 장치(1a)의 위치 학습을 수행함으로써, 제어 모터(112)의 정확한 작동 구간을 결정할 수 있다. 이에 따라, 숏 듀레이션과 롱 듀레이션 사이의 다양한 듀레이션을 정확하게 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법의 흐름도이다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법의 경우, HSG(6) 대신에 구동 모터(2)를 이용하는 것을 제외하고는 본 발명의 일실시예에 따른 CVVD 장치의 위치 학습 방법과 동일하다. S200, S210, S230 내지 S270 단계는 상기 S100, S110, S130 내지 S170 단계와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

S210 단계에서 이번 구동 사이클에서 CVVD 장치(1a)의 위치 학습을 실시하지 않았다면, 제어기(10)는 구동 모터(2)를 작동시키고 엔진 클러치(3)를 접합시키며 제어 모터(112)의 위치를 제1 위치로 이동시킨다(S220). CVVD 장치(1a)에 적용되는 제어 모터(112)의 경우 용량이 작기 때문에 엔진(1)의 크랭크축이 회전하지 않으면 그 위치를 조절하기 어렵다. 따라서, CVVD 장치(1a)의 위치 학습을 위해 EV 모드에서 엔진 클러치(3)를 접합시켜 구동 모터(2)를 이용하여 엔진(1)의 크랭크축을 회전시킬 수 있다.

S270 단계가 수행된 후, 제어기(10)는 엔진 클러치(3)의 접합을 해제하여 EV 모드의 주행을 유지한다(S280).

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 주행 중에도 CVVD 장치(1a)의 위치를 학습할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 엔진 1a: CVVD 장치
2: 구동 모터 3: 엔진 클러치
3: 변속기 5: 배터리
6: HSG 7: 차동기어장치
8:휠 9: 위치 센서
10: 제어기 112: 제어 모터

Claims (6)

1. 하이브리드 차량용 CVVD(continuous variable valve duration) 장치의 위치 학습 방법에 있어서,
   EV 모드에 진입한 상태에서 상기 CVVD 장치의 제어 모터의 위치를 제1 위치로 이동시키는 단계;
   상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면, 제어 모터의 현재 위치를 제1 위치로 학습하는 단계;
   상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시킨 이후, 상기 제어 모터의 위치를 제2 위치로 이동시키는 단계; 및
   상기 제어 모터의 위치를 상기 제2 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면, 제어 모터의 현재 위치를 제2 위치로 학습하는 단계;
   를 포함하는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 CVVD 장치의 위치 학습 방법이 수행되는 동안 HSG(hybrid starter & generator)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 CVVD 장치의 위치 학습 방법이 수행되는 동안 엔진과 구동 모터 사이에 배치된 엔진 클러치를 접합시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 방법.
   
4. 하이브리드 차량용 CVVD(continuous variable valve duration) 장치의 위치 학습 장치에 있어서,
   상기 CVVD 장치의 제어 모터의 위치를 검출하는 위치 센서; 및
   상기 위치 센서의 신호를 기초로 상기 CVVD 장치의 위치를 학습하는 제어기;를 포함하되,
   상기 제어기는,
   EV 모드에 진입한 상태에서 제어 모터의 위치를 제1 위치로 이동시키고, 상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면 제어 모터의 현재 위치를 제1 위치로 학습하며, 상기 제어 모터의 위치를 상기 제1 위치로 이동시킨 이후 상기 제어 모터의 위치를 제2 위치로 이동시키고, 상기 제어 모터의 위치를 상기 제2 위치로 이동시키는 중에 상기 제어 모터가 더 이상 움직이지 않으면 상기 제어 모터의 현재 위치를 제2 위치로 학습하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 CVVD 장치의 위치를 학습하는 동안 HSG(hybrid starter & generator)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 CVVD 장치의 위치를 학습하는 동안 엔진과 구동 모터 사이에 배치된 엔진 클러치를 접합시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 CVVD 장치의 위치 학습 장치.

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