KR100820419B1 - 하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 구동모터와 제너레이터의 이상(제어불가) 동작시 또는 메인 배터리의 이상으로 구동모터 및 제너레이터에 정상적인 전원 공급이 이루어지지 않는 경우와 같은 비상시, 엔진을 통한 단독 운전으로 전환함으로써, 차량을 비상모드로서 저속 전진 운행 가능하도록 한 하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 엔진에 유성기어의 캐리어와 연결되고, 제너레이터에 유성기어의 선기어가 연결되며, 구동모터에는 유성기어의 링기어가 연결되는 하드 타입 변속기를 갖는 하이브리드 차량의 비상 운전 장치에 있어서, 상기 구동모터 및 제너레이터의 이상 동작을 감지하는 제1센싱수단 및 메인 배터리의 이상으로 전원이 공급되지 않음을 감지하는 제2센싱수단과; 상기 제너레이터와 선기어를 연결하는 연결축상에 설치되는 브레이크 장치와; 상기 제1 및 제2센싱수단의 검출신호를 수신하여, 상기 선기어를 구속시킬 수 있도록 상기 브레이크 장치를 구동시키는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 장치를 제공한다.
하이브리드 차량, 유성기어, 제너레이터, 구동모터, 선기어, 브레이크 장치

Description

하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법{Device and method for operating emergency mode of hard type hybrid vehicle}
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 장치를 나타내는 동력전달 계통도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 EV 주행모드를 설명하는 속도선도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 일반 주행모드를 설명하는 속도선도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 장치에서 선기어 구속을 설명하는 동력전달 계통도,
도 5는 도 4의 선기어 구속에 따른 차량의 비상 주행모드를 설명하는 속도선도,
도 6은 하이브리드 차량의 트랜스미션에 대한 레이아웃.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 엔진 20 : 구동모터
30 : 제너레이터 40 : 브레이크 장치
50 : 선기어 60 : 링기어
70 : 캐리어 80 : 제어부
90a : 제1센싱수단 90b : 제2센싱수단
본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 구동모터와 제너레이터의 이상(제어불가) 동작시 또는 메인 배터리의 이상으로 구동모터 및 제너레이터에 정상적인 전원 공급이 이루어지지 않는 경우와 같은 비상시, 엔진을 통한 단독 운전으로 전환함으로써, 차량을 비상모드로서 저속 전진 운행 가능하도록 한 하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법에 관한 것이다.
엔진과 모터를 이용한 하이브리드 자동차의 구조에 있어서, 그 동력전달계통을 위한 구성이 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 엔진(10)과 구동모터(20), 그리고 발전 및 엔진 시동을 목적으로 하는 제너레이터(30)가 하나로 이루어진 하드 타입(hard type) 구조를 갖는다.
엔진과 모터를 이용한 하이브리드 자동차에서, 상기 구동모터(20)의 역할은 초기 출발시 구동모터(초기 출발 영역시 저 RPM에서 효율이 좋은 모터의 특성을 이용)를 사용하여 차량의 출발을 도모하며, 차량이 일정속도를 갖게 되면 상기 제너 레이터(30)가 엔진을 시동하여 엔진의 출력과 모터의 출력을 동시에 이용하게 된다.
이때, 엔진(10)의 출력과 제너레이터(30)를 사용하여 발전된 에너지를 이용하는 모터(20)의 출력을 통합적으로 사용하기 위해서 각각의 출력을 유성기어(50,60,70)의 한 유니트와 결합한 구조를 갖게 된다.
즉, 상기 엔진(10)은 유성기어의 캐리어(70)와, 상기 제너레이터(30)는 유성기어의 선기어(50)와, 상기 구동모터(20)는 링기어(60)와 연결된 구조를 갖는다.
이러한 하드 타입의 하이브리드 자동차용 동력전달계통 구조에서 상기 제어네레이터는 차량의 출력과 운전 조건을 조절하는 역할을 하는 구성이고, EV 주행 모드시 차량을 구동하게 하는 것은 구동모터인 바, 하이브리드 차량의 경우 모터 및 제너레이터의 구동은 차량의 운동과 직결되므로 매우 중요하다 할 것이다.
그러나, 상기 구동모터와 제너레이터의 이상(제어 불가) 동작으로 차량 구동이 불가한 경우, 또는 메인 배터리의 이상으로 구동모터 및 제너레이터에 정상적인 전원 공급이 안되는 경우에 차량이 정지하게 되므로, 이에 대한 대비책이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 구동모터와 제너레이터의 이상(제어불가) 동작시 차량 구동이 불가한 경우와, 메인 배터리의 이상으로 구동모터 및 제너레이터에 대한 정상적인 전원 공급에 이상이 생긴 경우와 같은 비상시, 차량의 구 동을 가능하게 할 수 있도록 한 것으로서, 차량의 시스템을 엔진을 통한 단독 운전으로 전환하여 차량의 구동을 가능하게 하는 비상 주행모드를 구현하여, 차량의 저속 전진 운행이 이루어질 수 있도록 한 하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일구현예는:
엔진에 유성기어의 캐리어와 연결되고, 제너레이터에 유성기어의 선기어가 연결되며, 구동모터에는 유성기어의 링기어가 연결되는 하드 타입 변속기를 갖는 하이브리드 차량의 비상 운전 장치에 있어서, 상기 구동모터 및 제너레이터의 이상 동작을 감지하는 제1센싱수단 및 메인 배터리의 이상으로 전원이 공급되지 않음을 감지하는 제2센싱수단과; 상기 제너레이터와 선기어를 연결하는 연결축상에 설치되는 브레이크 장치와; 상기 제1 및 제2센싱수단의 검출신호를 수신하여, 상기 선기어를 구속시킬 수 있도록 상기 브레이크 장치를 구동시키는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는:
엔진에 유성기어의 캐리어와 연결되고, 제너레이터에 유성기어의 선기어가 연결되며, 구동모터에는 유성기어의 링기어와 연결되는 하드 타입 변속기를 갖는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 있어서, 상기 구동모터와 제너레이터의 이상 동작을 감지하거나, 배터리의 이상으로 구동모터 및 제너레이터에 전원이 공급되지 않음을 감지하는 단계와; 상기 제너레이터와 선기어를 연결하는 연결축상에 설치되는 브레이크 장치의 작동으로, 상기 선기어가 구속되는 단계와; 상기 엔진의 회전력이 캐리어로 전달되어 차량 구동이 가능해지는 동시에 상기 링기어는 엔진에 의하여 공전하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 장치를 나타내는 동력전달 계통도이고, 도 4는 브레이크 장치에 의한 선기어의 구속상태를 설명하는 계통도이다.
전술한 바와 같이, 하이브리드 차량의 동력계통은 엔진(10)과 구동모터(20), 그리고 발전 및 엔진 시동을 목적으로 하는 제너레이터(30)가 하나로 이루어진 하드 타입(hard type) 구조의 하이브리드 동력계통은 엔진(10)의 출력과 제너레이터(30)를 사용하여 발전된 에너지를 이용하는 모터(20)의 출력을 통합적으로 사용하기 위해서 각각의 출력을 유성기어(50,60,70)의 한 유니트와 결합한 구조를 갖는다.
다시말해서, 상기 엔진(10)은 유성기어의 캐리어(70)와, 상기 제너레이터(30)는 유성기어의 선기어(50)와, 상기 구동모터(20)는 링기어(60)와 연결된 구조를 갖는다.
본 발명에 따르면, 상기 선기어(50)에 선기어 구속을 위한 별도의 브레이크 장치(40)를 설치하게 되는 바, 상기 제너레이터(30)와 선기어(50)가 연결되는 연결축상에 별도의 브레이크 장치(40)를 설치하게 된다.
상기 브레이크 장치(40)는 유압식 또는 기계식 모두 적용 가능하며, 유압식 의 경우에는 외부에 유압 제공을 위한 오일펌프가 추가로 더 설치되고, 기계식의 경우에는 스위치의 온/오프 동작으로 작동되는 것을 채택할 수 있다.
또한, 상기 브레이크 장치(40)에는 작동 제어를 위한 제어부(80)가 연결되고, 이 제어부(80)의 입력측에는 구동모터(20) 및 제너레이터(30)의 이상 동작을 감지하는 제1센싱수단(90a) 및 메인 배터리의 이상으로 전원 공급 불가상태를 감지하는 제2센싱수단(90b)이 연결된다.
여기서, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 EV 주행모드를 설명하는 속도선도를, 도 3은 일반 주행모드를 설명하는 속도선도를, 도 5는 도 4의 선기어 구속에 따른 차량의 비상 주행모드를 설명하는 속도선도를 각각 나타낸다.
도 2의 EV 주행모드는 차량의 정상 동작시 주행모드로서, 차량의 자체중량에 의해서 캐리어(70)가 고정되고, 구동모터(20)에 의해서 링기어(60)가 회전(이때, 선기어는 공회전)하는 방법으로 구동륜에 동력을 전달하는 모드이고, 도 3의 일반 주행모드는 엔진(10)의 동력과 구동모터(20)의 동력이 합성되어 구동륜으로 전달되는 모드로서, 이 모드에서는 제너레이터(30)가 출력을 조절한다.
이러한 하드 타입의 하이브리드 자동차용 동력전달계통 구조에서 구동모터(20) 및 제너레이터(30)의 구동은 차량의 운동과 직결되므로 매우 중요한 바, 상기 구동모터(20)와 제너레이터(30)의 이상(제어 불가) 동작으로 차량 구동이 불가한 경우, 또는 메인 배터리의 이상으로 구동모터(20) 및 제너레이터(30)에 정상적 인 전원 공급이 안되는 경우가 발생될 수 있다.
상기 구동모터(20), 제너레이터(30), 메인 배터리 중 어느 한가지 혹은 전체에 이상이 발생할 경우 정상적인 운행이 불가능하게 된다.
상기 구동모터(20)의 제어 불가시에는 EV 주행모드의 불가로 인하여 차량의 초기 출발에 이상이 발생하게 되며, 전체 운전모드에 영향을 주게 된다.
또한, 상기 제너레이터(30)의 제어 불가시에도 차량의 전체적인 모드 구현이 불가하게 되며, 상기 메인 배터리의 전원공급에 이상이 발생하게 되면 구동모터(20)와 제너레이터(30)의 정상적인 동작이 모두 불가능하게 된다.
이에, 상기 제1센싱수단(90a)에서 상기 구동모터(20) 및 제너레이터(30)의 이상 동작을 감지하고, 상기 제2센싱수단(90b)에서 메인 배터리의 이상으로 전원이 공급되지 않음을 감지하여, 그 검출신호를 제어부(80)에 전송하게 되면, 상기 제어부(80)에서 브레이크 장치(40)에 작동을 위한 제어신호를 보내어, 도 5의 속도선도에서 보듯이 상기 브레이크 장치(40)가 선기어(50)를 구속하게 된다.
이때, 상기 브레이크 장치(40)가 선기어(50)를 구속하게 되면, 상기 하드 타입 변속기는 엔진(10)은 유성기어의 캐리어(70)와, 제너레이터(30)는 유성기어의 선기어(50)와, 구동모터(20)는 링기어(60)와 연결되는 1축 연결 구조이기 때문에 엔진에 의해 차량 구동이 가능한 상태가 된다.
즉, 상기 엔진(10)의 동력이 유성기어의 캐리어(70)를 통해 구동륜으로 전달되어, 차량의 저속 전진 운행이 가능하게 되며, 이때 상기 링기어(60)와 연결된 구동모터(20)는 엔진(10)의 동력에 의하여 공전하는 상태가 된다.
따라서, 엔진에 의한 출력만이 가능한 구조로 변경되어 전체 변속 시스템을 정비할 수 있는 정비소까지 차량의 임시 운전이 가능하여, 비상시 대응에 유리한 점을 제공하게 된다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 장치 및 방법에 의하면, 하이브리드 차량의 구동모터, 제너레이터, 메인 배터리 중 어느 한가지 혹은 전체에 이상이 발생할 경우에 대비하여, 브레이크장치를 이용하여 유성기어의 한 요소인 선기어를 구속함으로써, 구동모터와 제너레이터의 동작을 제한하고 엔진에 의한 동력만이 구동륜으로 전달되어, 차량의 저속 전진이 가능한 잇점이 있다.
즉, 정비 서비스 장소까지 차량의 임시 운행이 가능한 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 엔진(10)에 유성기어의 캐리어(70)가 연결되고, 제너레이터(30)에 유성기어의 선기어(50)가 연결되며, 구동모터(20)에 유성기어의 링기어(60)가 연결되는 하드 타입 변속기를 갖는 하이브리드 차량의 비상 운전 장치에 있어서,
    상기 구동모터(20) 및 제너레이터(30)의 이상 동작을 감지하는 제1센싱수단(90a) 및 메인 배터리의 이상으로 전원이 공급되지 않음을 감지하는 제2센싱수단(90b)과;
    상기 제너레이터(30)와 선기어(50)를 연결하는 연결축상에 설치되는 브레이크 장치(40)와;
    상기 제1 및 제2센싱수단(90a,90b))의 검출신호를 수신하여, 상기 선기어(50)를 구속시킬 수 있도록 상기 브레이크 장치(40)를 구동시키는 제어부(80);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 장치.
  2. 엔진(10)에 유성기어의 캐리어(70)가 연결되고, 제너레이터(30)에 유성기어의 선기어(50)가 연결되며, 구동모터(20)에 유성기어의 링기어(60)가 연결되는 하드 타입 변속기를 갖는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 있어서,
    상기 구동모터(20)와 제너레이터(30)의 이상 동작을 감지하거나, 배터리의 이상으로 구동모터(20) 및 제너레이터(30)에 전원이 공급되지 않음을 감지하는 단계와;
    상기 제너레이터(30)와 선기어(50)를 연결하는 연결축상에 설치되는 브레이크 장치(40)의 작동으로, 상기 선기어(50)가 구속되는 단계와;
    상기 엔진(10)의 회전력이 캐리어(70)로 전달되어 차량 구동이 가능해지는 동시에 상기 링기어(60)는 엔진에 의하여 공전하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
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