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KR20140026038A - 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 산소센서 진단방법 Download PDF

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KR20140026038A
KR20140026038A KR1020120092949A KR20120092949A KR20140026038A KR 20140026038 A KR20140026038 A KR 20140026038A KR 1020120092949 A KR1020120092949 A KR 1020120092949A KR 20120092949 A KR20120092949 A KR 20120092949A KR 20140026038 A KR20140026038 A KR 20140026038A
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Abstract

본 발명은 엔진의 기동을 위한 HSG(Hybrid Starter Generator)를 가진 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법에 관한 것으로, 상기 발명은 상기 엔진을 제어하는 EMS(Engine Management System)로부터 산소센서의 진단을 위한 진단요청신호를 수신하는 단계; 상기 진단요청신호의 수신에 대응하여, 엑셀이 오프(OFF)되고 차속이 사전에 정해진 감속범위에 존재해야 한다는 타행주행조건이 만족되는 지 판단하고, 상기 타행주행조건이 만족되는 경우 엔진클러치를 오픈(Open)하는 단계; 상기 엔진클러치가 오픈된 경우, 상기 HSG를 제어하여 상기 엔진을 사전에 정해진 기준속도로 구동시키면서 동시에 상기 진단요청신호에 대응하여 상기 엔진의 연료차단(fuel-cut)을 수행하는 단계; 및 상기 엔진이 기준속도로 구동되면서 상기 엔진의 연료차단이 수행되는 경우, 상기 EMS가 상기 산소센서의 진단을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명은 엔진클러치 결합유지에 의한 엔진구동방식을 HSG의 일정속도 제어에 의한 엔진구동방식으로 변경함으로써, 회생에너지를 증가시킬 수 있어 연비를 절감할 수 있고, 산소센서 진단 진입조건을 확대할 수 있어 차량의 운전성을 향상시킬 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 산소센서 진단방법{DIAGNOSIS METHOD OF OXYGEN SENSOR FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법에 관한 것으로, 산소센서의 정상동작 유무를 진단하여 비 정상시 유해 배기가스를 최대한 제한하기 위한 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 배기가스 규제를 만족하기 위해 산소센서를 장착하고 있으며, 최근 강화된 OBD(On Board Diagnostic)규제를 만족하기 위해 산소센서의 활성화 여부를 진단하기 위한 진단기능을 구비하고 있다.
하이브리드 차량의 경우 이러한 진단기능은 차량의 전반적인 기능을 제어하는 HCU(Hybrid Control Unit)와 엔진을 제어하는 EMS(Engine Management System)에 의해 수행된다. 엔진의 온/오프와 분사여부의 결정은 HCU에 의해 수행되고, EMS는 HCU의 제어에 의해 엔진을 제어한다.
하이브리드 차량은 산소센서 진단기능을 수행을 위해 다음과 같은 요구조건이 필요하다. 즉 EMS(Engine Management System)의 진단요청이 발생한 경우 HCU(Hybrid Control Unit)는 엔진을 연료차단(Fuel-Cut) 상태로 일정 속도 범위에서 일정시간 유지함으로써 진단기능의 수행을 위한 요구조건을 충족시킬 수 있다.
진단요청신호는 OBD(On Board Diagnostic) 법규를 만족시키기 위해 예를 들면, 긴 연료차단(long Fuel-Cut: 5sec/회, 총1회)신호와 짧은 연료차단(short Fuel-Cut:3sec/회, 총3회)신호로 이루어질 수 있다.
종래 하이브리드 자동차는 산소센서의 진단기능에 대한 요구조건을 충족하기 위해 엔진의 타행주행(passive run) 진입을 이용한 엔진클러치 결합을 통해 엔진을 구동한다.
즉 EMS에 의해 산소센서 진단요청이 있는 경우, HCU는 클러치 결합조건인 타행주행(Passive-Run) 상태인지를 판단하여, 이 조건을 만족하는 경우 엔진클러치 결합을 수행하고, 분사(injection)를 오프(OFF)하여 연료차단(Fuel_Cut)을 수행한다. 이와 같이, 산소센서 진단을 위한 요구조건이 충족된 경우, EMS는 산소센서 진단기능을 수행한다.
그러나 종래 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법은 다음과 같은 문제점을 일으킬 수 있다.
첫째로, 엔진클러치 결합 유지로 Tip-Out시 엔진브레이크 제동 이질감이 발생함으로써 운전성이 나빠진다. 이것은 모델연산 기반의 엔진 Friction 토크양에 미세 오차가 발생하기 때문이다.
둘째로, 운전자에 의한 제동시 회생제동 중 엔진클러치의 해제로 인한 제동 이질감이 발생함으로써 운전성이 나빠진다. 이것은 엔진클러치의 전달토크 오차로 회생제동 실행치에 오차가 발생하기 때문이다.
셋째로, 엔진의 타행주행에 대한 제한된 진입/해지 조건으로, 산소센서 진단기능의 지연이 발생한다. 이에 의해 실제 도로 주행 시 일반적으로 약 20~30분 이상 주행 후 진단이 완료된다.
KR 10-2006-0002157 A, 2006. 01. 09 도면 2
본 발명의 목적은 산소센서 진단기능에 대한 요구조건을 만족하기 위해 엔진클러치 결합이 요구되었던 것을 엔진클러치 해제 상태에서도 가능하도록 변경함으로써, 회생에너지를 증가시킬 수 있어 연비를 절감할 수 있고, 산소센서 진단 진입조건을 확대할 수 있어 차량의 운전성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 엔진의 기동을 위한 HSG(Hybrid Starter Generator)를 가진 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법에 관한 것으로, 본 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법은, 상기 엔진을 제어하는 EMS(Engine Management System)로부터 산소센서의 진단을 위한 진단요청신호를 수신하는 단계; 상기 진단요청신호의 수신에 대응하여, 엑셀이 오프(OFF)되고 차속이 사전에 정해진 감속범위에 존재해야 한다는 타행주행조건이 만족되는 지 판단하고, 상기 타행주행조건이 만족되는 경우 엔진클러치를 오픈(Open)하는 단계; 상기 엔진클러치가 오픈된 경우, 상기 HSG를 제어하여 상기 엔진을 사전에 정해진 기준속도로 구동시키면서 동시에 상기 진단요청신호에 대응하여 상기 엔진의 연료차단(fuel-cut)을 수행하는 단계; 및 상기 엔진이 기준속도로 구동되면서 상기 엔진의 연료차단이 수행되는 경우, 상기 EMS가 상기 산소센서의 진단을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단요청신호는 차량의 배기규제에 따라 상기 산소센서의 진단이 제한된 시간 내에 완료되도록 사전에 설정될 수 있다. 상기 진단요청신호는 회당 5초의 연료차단을 총1회 요구하는 Long Fuel-Cut신호와, 회당 3초의 연료차단을 총3회 요구하는 Short Fuel-Cut신호로 이루어질 수 있다.
상기 타행주행조건이 만족되는 지 판단하는 것은, 차량의 차속 및 모터속도가 사전에 정해진 타행주행이 가능한 상태여야 한다는 조건을 먼저 만족하는 경우 수행될 수 있다. 또한 상기 감속범위는 차량에 설치된 배터리의 SOC값에 대응하여 정해질 수 있다.
상기 타행주행조건은 차량이 전기차량(Electric Vehicle)모드로 구동되는 것을 추가로 요구할 수 있고, 상기 기준속도는 차량의 냉각수온의 값에 기초하여 정해질 수 있다. 또한 상기 엔진의 연료차단(fuel-cut)은 차량의 변속상태에 기초하여 수행될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 산소센서 진단기능에 대한 요구조건을 만족하기 위해 엔진클러치 결합이 필요했던 것을 엔진클러치 해제 상태에서도 가능하도록, 엔진클러치 결합유지에 의한 엔진구동방식을 HSG(Hybrid Starter Generator)의 일정속도 제어에 의한 엔진구동방식으로 변경함으로써, 회생에너지를 증가시킬 수 있어 연비를 절감할 수 있고, 산소센서 진단 진입조건을 확대할 수 있어 차량의 운전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법을 설명하기 위한 제어절차도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법을 수행하는 HCU(Hybrid Control Unit)의 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법이 적용되는 하이브리드 차량의 구조는 일반적으로 구동축의 속도와 휠축과의 속도비를 조절하기 위한 변속기(T/M), 배터리의 전기에너지를 이용하여 구동축으로 동력을 전달하는 구동모터, 엔진, 엔진의 동력을 모터축으로 전달하기 위한 엔진클러치, 엔진의 기동을 위한 HSG(Hybrid Starter Generator)로 이루어 질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법을 설명하기 위한 제어절차도이다. 이러한 제어절차는 운전자의 운전요구 및 차량의 상태정보를 수집하여 엔진 및 구동모터를 포함한 차량의 전반적인 동작을 제어하는 HCU(Hybrid Control Unit)에 의해 수행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법을 수행하기 위해, 먼저, HCU는 엔진을 제어하는 EMS(Engine Management System)로부터 산소센서의 진단을 위한 진단요청신호를 수신한다(S12).
진단요청신호는 OBD(On Board Diagnostic)와 차량의 배기규제를 고려하여 산소센서의 진단이 제한된 시간 내에 완료되도록 사전에 설정된다.
예를 들면, 진단요청신호는 회당 5초의 연료차단을 총1회 요구하는 Long Fuel-Cut신호와, 회당 3초의 연료차단을 총3회 요구하는 Short Fuel-Cut신호로 이루어질 수 있다.
다음, HCU는 진단요청신호의 수신에 대응하여, 엑셀이 오프(OFF)되고 차속이 사전에 정해진 감속범위에 존재하는 타행주행조건이 만족되는 지 판단하고, 타행주행조건이 만족되는 경우 엔진클러치를 오픈(Open)한다(S14).
S14단계에서 수행되는 타행주행조건의 만족여부를 판단하기 위해서는, 차량의 상태가 타행주행이 가능한 상태여야 한다는 조건을 먼저 만족하여야 한다. 즉 HCU는 차속 및 모터속도를 모니터링하여 차량의 상태가 타행주행이 가능한 상태여야 한다는 조건을 만족하는지 판단하여 이 판단결과 타행주행이 가능한 상태일 것의 조건을 만족하는 경우 S14단계의 타행주행조건의 만족여부를 판단한다.
타행주행조건의 감속범위는 차량에 설치된 배터리의 SOC값들에 대응하여 정해질 수 있다. 또한 타행주행조건은 차량이 전기차량(Electric Vehicle, EV)모드로 구동되는 것을 추가로 요구할 수 있다.
다음, S14단계에 의해 엔진클러치가 오픈된 경우, HCU는 HSG(Hybrid Starter Generator)를 제어하여 엔진을 사전에 정해진 기준속도로 구동시키면서 동시에 진단요청신호에 대응하여 엔진의 연료차단(fuel-cut)을 수행한다(S16). 기준속도는 차량의 냉각수온의 값에 기초하여 정해질 수 있다. 엔진의 연료차단 제어는 진단요청신호에 대응하여 차량의 변속상태를 고려하여 수행될 수 있다.
다음, S16단계에 의해 엔진이 기준속도로 구동되면서 엔진의 연료차단이 수행되는 경우, 산소센서의 진단을 수행하도록 제어하기 위한 제어신호를 EMS로 전달한다(S18).
이하 도 2를 참조하여 위에서 설명한 제어절차를 제어기능 모듈 별로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법을 수행하는 HCU(Hybrid Control Unit)의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, HCU(200)는 클러치 해제모듈(220), HSG 속도제어모듈(240) 및 Fuel-Cut 수행모듈(260)로 구분될 수 있다. 이것은 설명의 편의상 구분한 것으로 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법이 이와 같은 구분에 의해 한정되는 것은 아니다.
클러치 해제모듈(220)은 타행주행가능 판단서브모듈(222), 타행주행조건 판단서브모듈(224)과, 엔진클러치해제 수행서브모듈(226)로 이루어질 수 있다.
타행주행가능 판단서브모듈(222)은 차속 및 모터속도를 모니터링하여 차량의 상태가 타행주행(passive-run)이 가능한 상태여야 한다는 조건을 만족하는 지 판단하는 기능을 수행한다.
타행조건 판단서브모듈(224)은 타행주행가능 판단서브모듈(222)의 판단결과 타행주행(passive-run)이 가능한 상태여야 한다는 조건을 만족하는 경우 진단요청신호의 수신에 대응하여 엑셀이 오프(OFF)되고 차속이 사전에 정해진 감속범위에 존재해야 한다는 타행주행조건이 만족되는 지 판단하는 기능을 수행한다.
엔진클러치해제 수행서브모듈(226)은 타행주행조건이 만족되는 경우 엔진클러치를 오픈하는 기능을 수행한다.
HSG 속도제어모듈(240)은 HSG(Hybrid Starter Generator)를 제어하여 엔진을 사전에 정해진 기준속도로 구동시키는 기능을 수행한다. 여기서 기준속도는 차량의 냉각수온의 값에 기초하여 정해질 수 있다.
Fuel-Cut 수행모듈(260)은 HSG 속도제어모듈(240)에 의해 엔진이 사전에 정해진 기준속도로 구동되는 경우, 이와 동시에 진단요청신호에 대응하여 연료분사(injection)를 오프(OFF)함으로써, 엔진의 연료차단(fuel-cut)을 수행한다. 엔진의 연료차단을 위한 제어는 진단요청신호에 대응하여 차량의 변속상태를 고려하여 수행될 수 있다.
본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법은 HSG에 의해 엔진의 연료차단이 수행되는 경우 산소센서의 진단을 수행하도록 제어하기 위한 제어신호를 EMS로 전달한다. 즉 EMS는 HCU의 제어에 의해 산소센서의 진단을 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법은 산소센서 진단기능에 대한 요구조건을 만족하기 위해 종래 엔진클러치 결합이 필요했던 것을 엔진클러치 해제 상태에서도 가능하도록, 엔진클러치 결합유지에 의한 엔진구동방식을 HSG(Hybrid Starter Generator)의 일정속도 제어에 의한 엔진구동방식으로 변경함으로써, 불필요한 엔진클러치 결합유지 개선으로 회생에너지 증가량에 따른 연비를 절감할 수 있고, 산소센서 진단 진입조건을 확대할 수 있어 차량의 운전성을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법은 불필요한 엔진클러치 접합 유지 중 해지에 따른 쇼크 및 저크(shock and jerk) 구간을 회피할 수 있고, 구동축과 분리된 EV(electric vehicle) 주행 상황에서 산소센서를 진단할 수 있어 차량의 소음진동(Noise, Vibration and harshness; NVH) 성능을 향상시킬 수 있으며, 더불어 제동성능도 향상시킬 수 있다.
이러한 본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법에 의하면, EV 주행 조건이 확대될 수 있어, 하이브리드 차량의 상품성 향상을 기대할 수 있다.
200: HCU 절연파괴 보호 및 검출장치
220: 클러치 해제모듈
222: 타행주행가능 판단서브모듈
224: 타행주행조건 판단서브모듈
226: 엔진클러치해제 수행서브모듈
240: HSG 속도제어모듈
260: Fuel-Cut 수행모듈

Claims (8)

  1. 엔진의 기동을 위한 HSG(Hybrid Starter Generator)를 가진 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법에 있어서,
    상기 엔진을 제어하는 EMS(Engine Management System)로부터 산소센서의 진단을 위한 진단요청신호를 수신하는 단계;
    상기 진단요청신호의 수신에 대응하여, 엑셀이 오프(OFF)되고 차속이 사전에 정해진 감속범위에 존재해야 한다는 타행주행조건이 만족되는 지 판단하고, 상기 타행주행조건이 만족되는 경우 엔진클러치를 오픈(Open)하는 단계;
    상기 엔진클러치가 오픈된 경우, 상기 HSG를 제어하여 상기 엔진을 사전에 정해진 기준속도로 구동시키면서 동시에 상기 진단요청신호에 대응하여 상기 엔진의 연료차단(fuel-cut)을 수행하는 단계; 및
    상기 엔진이 기준속도로 구동되면서 상기 엔진의 연료차단이 수행되는 경우, 상기 EMS가 상기 산소센서의 진단을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진단요청신호는 차량의 배기규제에 따라 상기 산소센서의 진단이 제한된 시간 내에 완료되도록 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진단요청신호는 회당 5초의 연료차단을 총1회 요구하는 Long Fuel-Cut신호와, 회당 3초의 연료차단을 총3회 요구하는 Short Fuel-Cut신호로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타행주행조건이 만족되는 지 판단하는 것은, 차량의 차속 및 모터속도가 사전에 정해진 타행주행이 가능한 상태여야 한다는 조건을 먼저 만족하는 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감속범위는 차량에 설치된 배터리의 SOC값에 대응하여 정해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 타행주행조건은 차량이 전기차량(Electric Vehicle)모드로 구동되는 것을 추가로 요구하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준속도는 차량의 냉각수온의 값에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 연료차단(fuel-cut)은 차량의 변속상태에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 산소센서 진단방법.
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