KR20170041321A - 수퍼차저의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

검출수단에 의해 검출된 차량의 주행에 필요한 정보를 제어부에서 수집하고, 수집된 정보를 팩터로 변환하는 정보변환단계; 상기 제어부에서 수집된 정보를 바탕으로 엔진의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출하되, 터보차저의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 수퍼차저의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하는 맵 도출단계; 상기 제어부에서는 상기 제어부에 입력되는 차량의 환경정보에 따라 그에 따른 보정값을 도출하고, 도출된 보정값과 상기 정보변환단계에서 도출된 팩터 및 상기 맵 도출단계에서 도출된 맵을 바탕으로 상기 수퍼차저의 목표 부스팅량을 도출하는 부스팅량 도출단계; 및 상기 부스팅량 도출단계에서 도출된 상기 수퍼차저의 목표 부스팅량과 상기 수퍼차저에 의한 부스팅 압력을 바탕으로 상기 수퍼차저의 목표 회전수를 도출하는 회전수 도출단계;를 포함하는 수퍼차저의 제어방법이 소개된다.

Description

수퍼차저의 제어방법 {CONTROLLING METHOD OF SUPER-CHARGER}
본 발명은 차량의 터보차저와 수퍼차저가 장착된 차량에 있어서, 실시간으로 변화하는 엔진의 운전 조건을 검출하여 수퍼차저를 제어함으로서 엔진이 최적의 구동상태로 동작할 수 있도록 하는 수퍼차저의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 출력을 증대하기 위하여 차량에 터보차저(Turbo-Charger)와 수퍼차저(Super-Charger)를 적용하고 있다. 상기 터보차저는 엔진의 폭발시 발생하는 배기가스의 배기압력과 열에너지로 터빈을 회전시켜 동일 회전축상의 임펠러를 회전시킴으로써, 에어클리너를 통해 유입되는 공기를 엔진의 연소실 속으로 밀어 넣어 주어 흡기 과급을 통해 공기 충진율을 높이게 되며, 이에 따라 엔진의 출력 향상 및 배기가스 저감을 도모하는 장치이다. 또한, 상기 수퍼차저는 모터 혹은 엔진의 동력을 이용하여 상기 터보차저와 마찬가지로 에어클리너를 통해 유입되는 공기를 연소실 속으로 밀어 넣어 주어 흡기 과급을 통해 공기 충진율을 증가시킨다.
상기한 터보차저 및 수퍼차저를 탑재하여 사용하게 되면 동일 배기량의 엔진에서 공기량을 증대시켜 수십 % 이상의 출력을 증대시킬 수 있으나, 터보차저의 특성이 배출가스 에너지가 많지 않은 저속, 저부하의 운전 영역에서는 자연 흡기식 엔진의 공기량과 비교하여 많은 양의 공기를 연소실로 불어넣지 못하는 단점, 즉 터보래그(Turbo lag)를 발생시킨다.
따라서, 이러한 단점을 개선하기 위하여 엔진의 동작에 필요한 여러가지 정보를 바탕으로 수퍼차저와 터보차저의 정확한 부스트량 제어를 통해 알맞은 회전수를 도출하여야 제어하여야 한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 2003-0032521 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진의 운전조건의 변화량을 검출하여 그에 따라 수퍼차저를 제어함으로써, 수퍼차저의 순간적인 부스트 목표량 변화 대응 성능을 향상시키는 수퍼차저의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수퍼차저의 제어방법은 검출수단에 의해 검출된 차량의 주행에 필요한 정보를 제어부에서 수집하고, 수집된 정보를 팩터로 변환하는 정보변환단계; 상기 제어부에서 수집된 정보를 바탕으로 엔진의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출하되, 터보차저의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 수퍼차저의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하는 맵 도출단계; 상기 제어부에서는 상기 제어부에 입력되는 차량의 환경정보에 따라 그에 따른 보정값을 도출하고, 도출된 보정값과 상기 정보변환단계에서 도출된 팩터 및 상기 맵 도출단계에서 도출된 맵을 바탕으로 상기 수퍼차저의 목표 부스팅량을 도출하는 부스팅량 도출단계; 및 상기 부스팅량 도출단계에서 도출된 상기 수퍼차저의 목표 부스팅량과 상기 수퍼차저에 의한 부스팅 압력을 바탕으로 상기 수퍼차저의 목표 회전수를 도출하는 회전수 도출단계;를 포함한다.
상기 정보변환단계에서는 상기 제어부가 상기 검출수단에 의해 검출된 정보를 수집하되, 각 정보의 시간에 대한 변화량을 도출하고, 도출된 변화량을 팩터로 변환할 수 있다.
상기 정보변환단계에서는 상기 정보변환단계에서 변환된 팩터를 상기 수퍼차저의 목표 부스트 보정값으로 변환하는 목표 부스트 보정값 변환단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 부스팅량 도출단계에서는 상기 제어부에 입력되는 배터리 전압, 대기온, 대기압 및 냉각수온 중 하나 이상의 정보에 따라 보정값을 도출할 수 있다.
상기 회전수 도출단계에서는 PID 제어기를 사용하여 상기 수퍼차저의 목표 회전수를 도출할 수 있다.
즉, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수퍼차저의 제어방법은 차량의 주행에 필요한 정보를 검출수단을 통해 검출하여 검출된 검출값의 시간에 따른 변화량을 팩터로 변환하고, 상기 검출수단을 통해 검출된 검출값을 바탕으로 엔진의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출하여 터보차저의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 수퍼차저의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하며, 차량의 환경정보에 대한 보정값을 도출하여 상기 팩터, 맵 및 보정값을 바탕으로 수퍼차저의 목표 부스팅량을 도출하되, 상기 수퍼차저의 부스팅 압력에 따라 상기 수퍼차저의 목표 회전수를 도출하는 제어기;를 포함한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 수퍼차저의 제어방법에 따르면 종래의 맵 기반 제어로직에 시간축을 추가한 3차원 로직을 이용함으로서, 엔진회전수와 부하의 변화량을 검출하고, 엔진의 운전조건 변화량에 따라 수퍼차저의 회전수를 제어함으로서, 수퍼차저의 장점인 순간적인 부스트 목표량 변화 대응 성능이 향상되어 차량의 가속시 수퍼차저의 응답성 향상으로 발진 성능이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수퍼차저의 제어방법을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 구성을 도시한 블록도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수퍼차저의 제어방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수퍼차저의 제어방법을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수퍼차저의 제어방법은 검출수단(600)에 의해 검출된 차량의 주행에 필요한 정보를 제어부(500)에서 수집하고, 수집된 정보를 팩터로 변환하는 정보변환단계(S100); 상기 제어부(500)에서 수집된 정보를 바탕으로 엔진(100)의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출하되, 터보차저(200)의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하는 맵 도출단계(S300); 상기 제어부(500)에서는 상기 제어부(500)에 입력되는 차량의 환경정보에 따라 그에 따른 보정값을 도출하고, 도출된 보정값과 상기 정보변환단계(S100)에서 도출된 팩터 및 상기 맵 도출단계(S300)에서 도출된 맵을 바탕으로 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량을 도출하는 부스팅량 도출단계(S500); 및 상기 부스팅량 도출단계(S500)에서 도출된 상기 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량과 수퍼차저(300)에 의한 부스팅 압력을 바탕으로 상기 수퍼차저(300)의 목표 회전수를 도출하는 회전수 도출단계(S700);를 포함한다.
상기 정보변환단계(S100)에서는 차량의 엔진(100) 구동이 시작되면, 상기 검출수단(600)에서는 연료분사량, 엔진회전수, 가속페달 개도량, 차속 등의 정보를 검출한다. 따라서, 상기 검출수단(600)은 각각에 해당하는 센서일 수 있다. 상기 검출수단(600)에 의해 검출된 정보들은 상기 제어부(500)에 의해 수집된다. 상기 정보변환단계(S100)에서는 수집된 정보를 팩터로 변환하되, 상기 제어부(500)는 상기 검출수단(600)에 의해 검출된 정보를 각 정보의 시간에 대한 변화량을 도출하고, 도출된 변화량을 팩터로 변환한다. 따라서, 상기 변환된 팩터는 예를들어 아래와 같이 표로 나타낼 수 있다.
dQ 0 5 10 ...
f 0 0.1 0.3 ...
즉, 상기 검출수단(600)에 의해 검출된 차량의 정보는 시간에 대한 변화량으로 필터링되고, 도출된 변화량을 팩터로 변환하여 커브로 나타내는 것이다. 상기 정보변환단계(S100)에서는 상기 정보변환단계(S100)에서 변환된 팩터를 수퍼차저(300)의 목표 부스트 보정값으로 변환하는 목표 부스트 보정값 변환단계(S200);를 더 포함할 수 있다. 상기와 같이, 각 정보에 대하여 도출된 팩터의 합을 상기 수퍼차저(300)의 목표 부스트 보정값으로 변환한다. 예를들어 변환된 보정값은 아래와 같은 표의 1차원 커브로 나타낼 수 있다.
f 0 0.2 0.4 ...
Padd 0 100 200 ...
또한, 상기 제어부(500)에서는 상기 검출수단(600)에 의해 검출된 차량의 주행이 필요한 연료분사량과 엔진회전수를 바탕으로 엔진(100)의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출한다. 상기에서 도출된 총부스팅량에서 상기 터보차저(200)의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 상기 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하는 상기 맵 도출단계(S300)를 수행한다.
추가적으로, 상기 제어부(500)에서는 상기 제어부(500)에 입력되는 차량의 환경정보에 따라 그에 따른 보정값을 도출한다. 상기 환경정보는 상기 제어부(500)에 입력되는 배터리(400) 전압, 대기온, 대기압 및 냉각수온 중 하나 이상의 정보에 따라 보정값을 도출할 수 있다. 따라서, 상기에서 도출된 보정값과 상기 정보변환단계(S100)에서 도출된 팩터 및 상기 맵 도출단계(S300)에서 도출된 맵을 바탕으로 상기 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량을 도출하는 부스팅량 도출단계(S500);를 수행한다.
상기한 정보변환단계(S100), 맵 도출단계(S300) 및 부스팅량 도출단계(S500)는 각각 시간에 따라 순차적으로 진행되는 것이 아니라, 동시에 수행될 수 있다. 또한, 상기 검출수단(600)에 의해 검출되어 상기 제어부(500)에 입력되는 차량의 주행에 필요한 정보, 환경정보 및 보정값들은 상기한 내용에 한정하는 것이 아니며, 차량의 환경이나 설계에 따라 얼마든지 변경 가능하다. 또한, 상기 수퍼차저(300)는 전동식 수퍼차저일 수 있다.
따라서, 상기 부스팅량 도출단계(S500)까지 수행이 되면, 상기 부스팅량 도출단계(S500)에서 도출된 상기 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량과 상기 수퍼차저(300)에 의한 부스팅 압력을 바탕으로 상기 수퍼차저(300)의 목표 회전수를 도출하는 상기 회전수 도출단계(S700)를 수행하여, 최종적으로 상기 수퍼차저(300)의 목표 회전수를 통해 상기 수퍼차저(300)의 회전을 제어하게 되는 것이다. 이때, 상기 회전수 도출단계(S700)에서는 PID 제어기(Proportional-Integral-Derivative Controller, 700)를 사용하여 상기 수퍼차저(300)의 목표 회전수를 도출하는 것이 바람직할 것이다.
즉, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수퍼차저(300)의 제어방법을 요약하면, 차량의 주행에 필요한 정보를 검출수단(600)을 통해 검출하여 검출된 검출값의 시간에 따른 변화량을 팩터로 변환하고, 상기 검출수단(600)을 통해 검출된 검출값을 바탕으로 엔진(100)의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출하여 터보차저(200)의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하며, 차량의 환경정보에 대한 보정값을 도출하여 상기 팩터, 맵 및 보정값을 바탕으로 수퍼차저(300)의 목표 부스팅량을 도출하되, 상기 수퍼차저(300)의 부스팅 압력에 따라 상기 수퍼차저(300)의 목표 회전수를 도출하는 제어기(700);를 포함하여 최종적으로 차량의 엔진(100) 구동에 따른 상기 수퍼차저(300)의 목표 회전수를 도출하는 것이다.
따라서, 상기와 같은 수퍼차저의 제어방법에 의하면, 종래의 맵 기반 제어로직에 시간축을 추가한 3차원 로직을 이용함으로서, 엔진회전수와 부하의 변화량을 검출하고, 엔진의 운전조건 변화량에 따라 수퍼차저의 회전수를 제어함으로서, 수퍼차저의 장점인 순간적인 부스트 목표량 변화 대응 성능이 향상되어 차량의 가속시 수퍼차저의 응답성 향상으로 발진 성능이 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 엔진
200 : 터보차저
300 : 수퍼차저
400 : 배터리
500 : 제어부
600 : 검출수단
700 : 제어기
S100 : 정보변환단계
S200 : 목표 부스트 보정값 변환단계
S300 : 맵 도출단계
S500 : 부스팅량 도출단계
S700 : 회전수 도출단계

Claims (6)

  1. 검출수단에 의해 검출된 차량의 주행에 필요한 정보를 제어부에서 수집하고, 수집된 정보를 팩터로 변환하는 정보변환단계;
    상기 제어부에서 수집된 정보를 바탕으로 엔진의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출하되, 터보차저의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 수퍼차저의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하는 맵 도출단계;
    상기 제어부에서는 상기 제어부에 입력되는 차량의 환경정보에 따라 그에 따른 보정값을 도출하고, 도출된 보정값과 상기 정보변환단계에서 도출된 팩터 및 상기 맵 도출단계에서 도출된 맵을 바탕으로 상기 수퍼차저의 목표 부스팅량을 도출하는 부스팅량 도출단계; 및
    상기 부스팅량 도출단계에서 도출된 상기 수퍼차저의 목표 부스팅량과 상기 수퍼차저에 의한 부스팅 압력을 바탕으로 상기 수퍼차저의 목표 회전수를 도출하는 회전수 도출단계;를 포함하는 수퍼차저의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 정보변환단계에서는 상기 제어부가 상기 검출수단에 의해 검출된 정보를 수집하되, 각 정보의 시간에 대한 변화량을 도출하고, 도출된 변화량을 팩터로 변환하는 것을 특징으로 하는 수퍼차저의 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 정보변환단계에서는 상기 정보변환단계에서 변환된 팩터를 상기 수퍼차저의 목표 부스트 보정값으로 변환하는 목표 부스트 보정값 변환단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수퍼차저의 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 부스팅량 도출단계에서는 상기 제어부에 입력되는 배터리 전압, 대기온, 대기압 및 냉각수온 중 하나 이상의 정보에 따라 보정값을 도출하는 것을 특징으로 하는 수퍼차저의 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전수 도출단계에서는 PID 제어기를 사용하여 상기 수퍼차저의 목표 회전수를 도출하는 것을 특징으로 하는 수퍼차저의 제어방법.
  6. 차량의 주행에 필요한 정보를 검출수단을 통해 검출하여 검출된 검출값의 시간에 따른 변화량을 팩터로 변환하고,
    상기 검출수단을 통해 검출된 검출값을 바탕으로 엔진의 구동상태에 따라 필요한 총부스팅량을 도출하여 터보차저의 부스팅 압력과의 상관관계를 통해 수퍼차저의 목표 부스팅량에 대한 맵을 도출하며,
    차량의 환경정보에 대한 보정값을 도출하여
    상기 팩터, 맵 및 보정값을 바탕으로 수퍼차저의 목표 부스팅량을 도출하되,
    상기 수퍼차저의 부스팅 압력에 따라 상기 수퍼차저의 목표 회전수를 도출하는 제어기;를 포함하는 수퍼차저의 제어방법.
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