KR100748659B1 - 하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 충전 방법 및 상기 방법을 사용하는 하이브리드 자동차 - Google Patents

하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 충전 방법 및 상기 방법을 사용하는 하이브리드 자동차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 EHB(Electro Hydraulic Brake)의 동작에 의해 자동변속기의 출력요소를 구속함으로써, 중립레인지에서도 메인 베터리를 충전할 수 있도록 하는 중립레인지에서의 충전 방법 및 상기 방법을 사용하는 하이브리드 자동차에 관한 것이다.
EHB, 더미 신호, 하이브리드

Description

하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 충전 방법 및 상기 방법을 사용하는 하이브리드 자동차{A method for generating at neutral shift range and a hybrid vehicle using the same}
도1은 제너레이션이 발생하지 않는 경우와 발생하는 경우의 자동변속기의 작동을 설명하기 위한 변속선도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도3은 도2에서 자동변속기 부분만을 확대 도시한 도면이다.
본 발명은 EHB(Electro Hydraulic Brake)의 동작에 의해 자동변속기의 출력요소를 구속함으로써, 중립레인지에서도 메인 베터리를 충전할 수 있도록 하는 중립레인지에서의 충전 방법 및 상기 방법을 사용하는 하이브리드 자동차에 관한 것이다.
종래의 하이브리드 자동차에는 선기어와, 피니언기어와, 유성캐리어와, 링기어로 이루어지는 유성기어 세트가 장착된 자동변속기가 장착된다.
상기 유성기어세트에서, 선기어는 제너레이터와 연결되며, 유성캐리어는 엔진과 연결되며, 링기어는 구동 모터와 연결된다.
이러한 구조를 갖는 종래의 일반적인 하이브리드 자동차에서는, 변속 레인지 중립레인지에서 일반적으로 엔진은 정지상태를 유지한다.
그러나 배터리의 SOC가 설정된 하한치 이상이면, 충전이 필요하므로 충전이 필요하다는 경고를 하게 되며, 엔진이 강제적으로 작동하기 시작한다.
이 때, 엔진은 유성 캐리어를 공전시키고, 링기어는 자동차의 자체 하중에 의해서 고정되고, 선기어는 부하 없이 자전하는 구조를 갖는다. 엔진의 구동력이 제너레이터를 작동시키지 못하고 공회전을 하게 되는 것이다.
따라서, 이 경우에는 중립레인지에서 악셀레이터 페달을 밟아도 엔진의 rpm이 증가하지 않는다.
만일, 중립레인지에서 악셀레이터 페달의 조작에 의해 엔진의 rpm이 증가한다면, 캐리어의 회전 증대와 토크 증대가 일어나게 되며, 구조적으로 동력을 차단할 수 없게 되어 중립레인지임에도 차량이 주행을 하게 되는 문제가 발생하기 때문이다.
즉, 중립레인지에서 엔진이 구동되어 제너레이터를 통해 발전이 이루어 지게 되면, 링기어를 통해서 구동륜으로 동력이 전달되기 때문에 근본적으로 발전이 제한될 수 밖에 없는 것이다.
이는 도1의 변속선도를 참조하면 잘 이해될 수 있다.
도1에서 좌측의 선도는 제너레이션이 발생하지 않는 일반적인 경우이고, 우측의 선도는 제너레이션이 발생하는 경우의 선도이다.
먼저 좌측의 선도를 보면 링기어가 고정요소로 작용하며, 발전이 이루어 지지 않기 때문에 선기어에 부하가 걸리지도 않게 된다.
그러나 만일, 이런 상태에서 발전이 이루어 지게 되면 제너레이터와 연결된 선기어에 부하가 걸리게 되며, 이로 인해 링기어에도 부하가 걸리게 되어 차량이 전진하게 된다.
이러한 문제로 인해, 종래의 하이브리드 자동차에서는 중립레인지에서 발전을 할 수 없었다. 따라서 중립레인지에서 동작하고 있는 엔진을 비효율적으로 사용하는 결과를 초래하며, 중립레인지에서 에어컨이나 램프등을 과도하게 사용할 경우 메인 배터리가 방전될 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 중립레인지에서도 배터리의 충전이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 출력축 구속을 통한 중립레인지에서의 발전 방법은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 변속 레인지가 중립레인지인지를 판단하는 단계; 배터리의 SOC를 측정하는 단계; 측정된 배터리의 SOC가 최소 한계 SOC보다 작으면 EHB를 동작시키는 단계; 엔진을 회전시켜 제너레이터를 작동시키는 단계; 배터리의 SOC를 측정하는 단계; 및 측정된 배터리의 SOC가 최소 한계 SOC 보다 크면 엔진을 정지시키고 EHB를 해제시키는 단계를 포함한다.
상기 측정된 배터리의 SOC가 최소 한계 SOC보다 작으면 EHB를 동작시키는 단계는, 측정된 SOC를 최소 한계 SOC와 비교 하는 단계; 측정된 SOC가 최소 한계 SOC보다 작으면 트래블 스트로크 센서에 더미(dummy) 신호를 보내는 단계; 및 상기 더미(dummy) 신호에 의해 EHB가 작동하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 EHB는 드라이브 샤프트를 구속하며, 상기 드라이브 샤프트는 자동 변속기의 링기어와 연결될 수 있다.
상기 최소 한계 SOC는 40%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 자동차는 엔진; 제너레이터; 휠을 구동시키는 드라이브 샤프트; 선기어와, 링기어와, 유성 캐리어를 포함하며, 상기 엔진, 제너레이터 및 드라이브 샤프트와 연결되는 유성기어세트; 중립레인지에서 메인 배터리 용량 부족이 인식되면 EHB 동작을 위한 dummy 신호를 발생시키는 HCU; 상기 dummy 신호를 인식하여 상기 휠의 회전을 구속하는 EHB를 포함할 수 있다.
상기 선기어는 상기 제너레이터와 연결되며, 상기 유성 캐리어는 상기 엔진과 연결되며, 상기 링기어는 상기 드라이브 샤프트와 간접적으로 연결되어, 상기 EHB가 휠을 구속하면, 상기 휠과 연결된 드라이브 샤프트 및 링기어가 구속될 수 있다.
이하 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 자동차를 개략적으로 도시한 도면이고, 도3은 도2에서 자동변속기 부분만을 확대 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 자동차는 동력을 발생시키는 구성요소로서 구동모터(30)와 엔진(50)을 포함하며, 발전을 위한 구성요소로서 제너레이터(40)를 포함한다.
이러한 하이브리드 자동차에는 변속을 위해 선기어(61)와, 피니언기어(62)와, 링기어(63)와, 유성캐리어(64)를 포함하는 유성기어세트가 장착된다.
여기서, 상기 선기어(61)는 제너레이터(40)와 연결되며, 상기 유성 캐리어(64)는 엔진(50)과 연결되며, 상기 링기어(63)는 구동 모터(30)와 연결된다.
따라서 선기어(61)의 회전 에너지는 제너레이터(40)와 인버터(20)를 거치면서 전기에너지로 변화되어 배터리(10)에 충전된다.
이러한 유성기어세트(60)에서는 링기어(63)가 출력요소로 작용하며, 상기 링기어(63)는 상기 링기어(63)와 드라이브 샤프트(70) 사이에 위치하는 기어들을 통해 상기 드라이브 샤프트(70)에 간접적으로 연결된다.
상기 드라이브 샤프트(70)는 휠(80)과 직결된다.
본 실시예에 의한 하이브리드 자동차에는 HCU(hydraulic control unit, 110)와 EHB(Electro Hydraulic Brake, 90) 시스템이 장착된다.
BMS(battery managing system)가 중립레인지에서 메인 배터리(main battery)의 용량 부족을 인식하여, 용량 부족에 대한 신호를 HCU(110)에 전달하면, 상기 HCU(110)는 EHB(Electro Hydraulic Brake, 90)의 동작을 위한 더미 신호(dummy 신호)를 발생시킨다. 상기 더미 신호가 전달되면, EHB(Electro Hydraulic Brake, 90)는 휠(80)을 구속한다. 상기 휠(80)이 구속되면, 휠(80)과 연결된 링기어(63)의 회전도 구속된다.
일반적으로 하이브리드 자동차에서는 효율적인 회생 제동을 위해서 EHB(90)를 탑재한다. 상기 EHB(90)는 운전자가 페달을 밟는 힘에 의해서 동작되는 방식이 아닌 페달의 움직임을 감지한 트래블 스트로크(Travel Stroke)에 의해 동작이 되는 방식을 가지기 때문에 신호에 의해서 브레이크를 제어할 수 있다. 도면부호 100은 상기 더미(dummy) 신호를 인식하는 EHB 트레블 스트로크 센서(travel stroke sensor)이다.
이하 도3의 플로우 차트를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 충전 방법을 설명한다.
먼저 쉬프트 레인지가 중립레인지 (변속기N 단) 인지 여부가 검출된다.(S110)
그리고, 배터리의 SOC(state of charge)가 측정된다.(S120)
다음으로, 측정된 배터리의 SOC를 미리 설정된 하한치와 비교한다. (S130)
이 때 상기 하한치는 40% 인 것이 바람직하다.
비교 결과, 상기 측정된 배터리의 SOC가 하한치 보다 크면 엔진 정지 상태를 유지한다.(S140)
반면에, 측정된 배터리의 SOC가 하한치 보다 작으면 HCU가 EHB의 트래블 스트로크센서(travel stroke sensor)에 더미(dummy) 신호를 보낸다.(S150)
상기 dummy신호가 전달되면 EHB가 동작한다.(S160)
EHB가 동작하고 있는 상태에서 제너레이터(generator)가 작동하여 발전(generating) 및 배터리의 충전이 수행 된다. (S170)
다음으로, 배터리의 SOC를 다시 측정한다.(S180)
측정된 배터리의 SOC를 미리 설정된 하한치와 비교하여, 측정된 SOC가 하한치 보다 작으면 발전 및 충전을 계속한다.(S190)
그러나, 측정된 SOC가 하한치 보다 크면, 엔진이 정지되고 브레이크의 작동 이 해제된다.(S200)
본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리의 충전이 필요하다고 판단 되는 경우, 위와 같은 방법을 통해 제너레이터를 작동시켜 배터리의 충전을 수행하게 된다.
본 발명에 의하면, 중립레인지에서도 배터리의 충전이 가능하게 된다.
더욱이, 별도의 추가 장치 없이 회생 제동을 위해 장착된 EHB시스템을 이용하여 중립레인지에서 발전을 할 수 있게 되므로, 제조 원가나 생산성 측면에서 매우 유리하다.

Claims (6)

  1. 모터와 엔진을 구동원으로 포함함과 아울러 상기 모터를 구동하기 위한 전기에너지를 저장하고 상기 엔진에 의해 작동되는 제너레이터의 발전 전류에 의해 충전되는 배터리를 포함하는 하이브리드 자동차의 발전 방법으로서,
    현재의 변속 레인지가 중립레인지(neutral range) 인지를 판단하는 단계;
    상기 배터리의 SOC를 측정하는 단계;
    측정된 배터리의 SOC가 최소 한계 SOC보다 작으면 EHB(Electro Hydraulic Brake)를 동작시키는 단계;
    엔진을 회전시켜 제너레이터를 작동시키는 단계;
    상기 제너레이터를 작동시킨 후에, 배터리의 SOC를 측정하는 단계;
    상기 제너레이터를 작동시킨 후에 측정된 배터리의 SOC가 최소 한계 SOC 보다 크면, 엔진을 정지시키고 EHB를 해제시키는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 발전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    측정된 배터리의 SOC가 최소 한계 SOC보다 작으면 EHB를 동작시키는 단계는,
    측정된 SOC를 최소 한계 SOC와 비교 하는 단계;
    측정된 SOC가 최소 한계 SOC보다 작으면 트래블 스트로크 센서에 더미(dummy) 신호를 보내는 단계; 및
    상기 더미(dummy) 신호에 의해 EHB가 작동하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 발전 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    드라이브 샤프트는 휠에 고정 연결되고,
    상기 EHB는 상기 휠을 구속함으로써 상기 드라이브 샤프트를 구속하며,
    상기 드라이브 샤프트는 자동 변속기의 유성기어셋트의 링기어와 연결되는 하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 발전 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 최소 한계 SOC는 40%인 하이브리드 자동차의 중립레인지에서의 발전 방법.
  5. 엔진과 모터를 구동원으로 포함하는 하이브리드 자동차로서,
    상기 엔진에 의해 작동되는 제너레이터;
    상기 모터를 구동하기 위한 전기에너지를 저장하고 상기 제너레이터의 발전 전류에 의해 충전되는 배터리;
    휠을 구동시키는 드라이브 샤프트;
    선기어와, 링기어와, 유성 캐리어를 포함하며, 상기 엔진, 제너레이터 및 드라이브 샤프트와 연결되는 유성기어세트;
    중립레인지에서 메인 배터리 용량 부족이 인식되면 EHB 동작을 위한 더미(dummy) 신호를 발생시키는 HCU;
    상기 더미 신호를 인식하여 상기 휠의 회전을 구속하는 EHB;를
    더 포함하는 하이브리드 차동차.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 선기어는 상기 제너레이터와 연결되며,
    상기 유성 캐리어는 상기 엔진과 연결되며,
    상기 링기어는 상기 드라이브 샤프트와 간접적으로 연결되어,
    상기 EHB가 휠을 구속하면, 상기 휠과 연결된 드라이브 샤프트 및 링기어가 구속되는 하이브리드 자동차.
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