KR100901564B1 - 하이브리드 차량의 ｈｃｕ 페일시 비상 운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법에 관한 것으로서, HCU 페일이 발생하면 MCU가 HCU 페일 상황을 인지하여 브레이크 신호, 즉 브레이크 페달 작동깊이 및 브레이크 페달 작동시간에 따른 브레이킹 깊이를 계산한 뒤, 현재의 모터속도와 상기 브레이킹 깊이를 기초로 하여 기준 크립 토크를 산출하고, 이어 산출된 기준 크립 토크를 이용하여 모터 크립 토크 지령값을 산출한 뒤, 산출된 모터 크립 토크 지령값에 따라 EV 모드(비상 주행을 위한 모터 단독 구동 모드이며 본 발명에서 모터 크립 모드라 칭함)로 차량을 비상 주행시키는 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 의하면, HCU 페일 발생시 MCU가 자체적으로 브레이크 작동상태 및 현재의 모터속도를 토대로 구한 비상 주행용 모터 크립 토크 지령값에 따라 구동모터의 구동을 제어하여 모터 구동만으로 차량을 안정적으로 비상 주행 및 이동시킬 수 있게 된다.

본 발명의 비상 운전 방법은 엔진 단독 구동이 불가능한 하드 타입(Power Split 방식)의 하이브리드 차량에서 HCU 페일시 비상 운전 전략으로 유용하게 적용 가능하다.

하이브리드 차량, 하드 타입, 파워 스플릿, 동력분할, 비상 운전, 림프 홈, 크립 모드, EV 모드, 차량 제어기, 모터 제어기, HCU, MCU

Description

하이브리드 차량의 ＨＣＵ 페일시 비상 운전 방법{Method for operating emergency mode of hard type hybrid vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 최상위 제어기인 HCU(Hybrid Control Unit)의 페일이 발생하더라도 MCU가 브레이크 신호 및 현재의 모터속도에 따라 자체적으로 구동모터의 구동을 제어하여 모터 구동만으로 차량을 안정적으로 갓길 등 가까운 정차위치 및 정비소로 비상 주행시킬 수 있는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것이다.

일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하여 구동력을 얻는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.

최근 연비를 개선하고 보다 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 하이브리드 전기 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다.

하이브리드 전기 차량(이하 하이브리드 차량으로 약칭함)은 엔진과 전기모터(차량 구동용 모터이므로, 이하 구동모터라 칭함)를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 현재까지 연구되고 있는 대부분의 차량은 병렬형이나 직렬형 중에서 하나를 채택하고 있다.

이 중에서 병렬형은 엔진이 배터리를 충전시키기도 하나 구동모터와 함께 차량을 직접 구동시키도록 되어 있는 것으로, 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고 제어로직이 복잡하다는 단점은 있지만, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점 때문에 승용차 등에 널리 채택되고 있는 구조이다.

특히, 엔진과 구동모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킴은 물론 제동시에는 구동모터로 에너지를 회수하므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다.

그리고, 하이브리드 차량에는 차량 제어기(Hybrid Control Unit, 이하 HCU라 약칭함)가 탑재되어 있고, 또한 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있다.

예컨대, 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit, 이하 ECU라 약칭함), 구동모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, 이하 MCU라 약칭함), 변속기를 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS라 약칭함), 실내 온도 제어를 담당하는 에어컨 제어기(Full Auto Temperature Controller, FATC) 등이 구비되어 있다.

여기서, HCU는 각 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드 설정, 그리고 차량 전반의 제어를 담당하는 최상위 제어기로서, 상기한 각 제어기들이 최상위 제어기인 HCU를 중심으로 고속 CAN 통신라인으로 연결되어, 제어기들 상호 간에 정보를 주고받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.

또한 하이브리드 차량에는 구동모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리(메인 배터리)가 필수적으로 장착되는데, 차량 운행 중에 고전압 배터리는 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.

모터 보조(Motor Assist)시에는 고전압 배터리가 전기에너지를 공급(방전)하고, 회생제동시나 엔진 구동시에 전기에너지를 저장(충전)하며, 이때 BMS는 배터리 충전 상태(State Of Charge, SOC), 가용 충전파워, 가용 방전파워 등을 HCU/MCU에 전송하여 배터리 안전 및 수명 관리 등을 수행한다.

한편, 엔진 단독 운전이 가능한 소프트(Soft) 타입의 하이브리드 차량과 달리, 하드(Hard) 타입(Power Split 방식)의 하이브리드 차량은 엔진 단독으로 구동이 불가한 시스템이므로 HCU의 페일이 발생하면 차량 주행 및 운전이 불안정해지고 사고 발생의 위험이 높아진다.

보다 상세히 설명하면, 하드 타입의 하이브리드 차량은 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 독립된 변속기를 갖지 않고 유성기어기구로 이루어진 동력분할기 구(2)가 구동모터(5), 발전기(4), 감속기구(3)와 조합되어 무단 변속기(8)의 역할을 수행하도록 되어 있다.

즉, 엔진(1)의 동력이 동력분할기구(2)에서 직접 차륜을 구동하는 분량과 발전기(4), 배터리(7), 구동모터(5)를 경유하여 차륜을 구동하는 분량으로 나뉘어 이 비율을 조정함으로써 변속하는 구조로 되어 있다.

이것이 발전기(4)와 구동모터(5)가 별도로 필요한 이유이며, 발전기(4)와 구동모터(5), 동력분할기구(2), 감속기구(3)의 조합이 변속기(8)의 역할을 수행하게 된다.

이러한 동력분기구조에서 최상위 제어기인 HCU는 하위 제어기와의 협조 제어를 통해 엔진/모터/발전기를 제어하고 운전상황에 따른 적절한 토크/속도 제어를 수행하여 운전모드별로 적절한 동력분배가 이루어지도록 한다.

첨부한 도 2a ~ 도 2e는 하드 타입의 하이브리드 차량에서 운전모드별 에너지 흐름 및 작동개념을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도 2a는 구동모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드를 나타낸 것으로, 출발부터 저속구간까지의 가속시에는 엔진(1)이 정지되고 고전압 배터리(7)의 전력으로 구동되는 구동모터(5)에 의해서만 구동력을 얻어 차량이 구동된다. 고전압 배터리(7)의 전력을 고전압 파워회로(High Voltage Power Circuit)(7a) 및 인버터(6)를 통해 구동모터(5)로 인가하여 구동모터를 구동하게 된다.

초기 출발시에는 엔진의 효율이 구동모터의 효율에 비해 떨어지기 때문에 효 율이 좋은 구동모터를 사용하여 차량의 초기 출발을 시작하는 것이 차량의 연비 측면에서 유리하다.

도 2b는 엔진의 회전력을 이용하는 엔진 모드를 나타낸 것으로서, 정속주행 등 일반주행조건에서는 엔진(1)의 회전력으로 차량이 구동되며, 엔진에 의해 발생하는 구동력이 동력분할기구(2)에 의해 일부는 구동휠(10)로 직접 전달되고, 나머지는 발전기(4) 및 구동모터(5)를 거쳐 동력이 전달되게 되어 있다.

도 2c는 엔진(1)의 회전력을 주동력으로 하고 구동모터(5)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 보조모드인 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드를 나타낸 것으로서, 급가속운전조건에서는 일반주행조건보다 추가적인 동력을 공급하기 위해 구동모터(5)를 구동하여 동력을 보조하며, 구동모터가 차량을 구동시키기 위한 동력을 보완하게 된다. 이때, 고전압 배터리(7)의 전력을 고전압 파워회로(7a) 및 인버터(6)를 통해 구동모터(5)로 인가하여 구동모터를 구동하게 된다.

특히, 모터 보조시에는 구동모터가 발전기 및 배터리의 전력에 의해 최적의 작동조건으로 구동하여 엔진의 회전력을 보조하게 되며, 차량 요구 토크는 '엔진 출력 + 모터 출력'으로 충족된다.

도 2d는 회생제동(Regenerative Braking, RB) 모드로, 차량의 제동 혹은 감속운전조건에서는 차량의 운동에너지를 구동모터(5)에서 전기에너지로 변환하여 배터리(7)를 충전하게 된다.

또한 도 2e는 배터리 재충전시를 나타낸 도면으로, 배터리(7)는 일정수준의 충전상태를 유지하도록 계속해서 제어되며, 일정수준 이하의 충전상태에서는 엔 진(1)의 회전력에 의해 발전기(4)가 동작하여 배터리 충전을 실시한다.

한편, 최상위 제어기인 HCU는 하위 제어기와의 협조 제어를 통해 엔진/모터/발전기를 제어하고 운전상황에 따른 적절한 토크/속도 제어를 수행하여 운전모드별로 적절한 동력분배가 이루어지도록 한다.

그런데, HCU의 고장(HCU 자체 고장 및 HCU의 통신 문제 발생 등)시에는 HCU가 엔진/모터/발전기에 대한 적절한 제어지령을 송출하지 못하고, 이에 엔진/모터/발전기의 제어가 불가해지면서 동력분배가 제대로 이루어지지 않아 ,충격 발생 및 차량속도가 급변할 수 있는 등 차량 운전이 불안정해짐은 물론, 사고 발생 위험까지 있게 된다.

특히, 고속 운전 중에 HCU의 고장이 발생하면 동력분배 제어가 되지 않아 큰 충격이 발생하거나 차량속도가 급변하여 운전자가 큰 상해를 입을 수 있으며, 도로상에서 HCU가 고장날 경우 차량 운전이 불가하여 견인시까지 대기하여야 한다.

종래기술로서 국내 공개특허 제2007-50680호(2007.5.16)에서는 HCU뿐만 아니라 CAN 통신으로 연결된 각 제어기들의 고장시에 대비하기 위한 하이브리드 차량의 페일 세이프티 제어 시스템이 개시되어 있으며, 이는 HCU 고장시에 ECU와 TCU가 각각 엔진 및 변속기의 구동을 제어하도록 하는 동시에 MCU와 BMS의 기능을 금지하고, 또한 각 제어기의 동작신호 고장시에 대처하기 위한 기술이다.

그러나, 이러한 종래기술로는 하드 타입(Power Split 방식)의 HEV에서 대응이 불가하며, 이에 하드 타입의 HEV에서 HCU 페일시 대처를 위한 효과적인 방안이 절실한 실정이다.

소프트 타입의 HEV에서는 HCU가 고장나더라도 엔진 단독 운전이 가능하여 비상 운전이 필요 없으나, 하드 타입의 HEV에서는 HCU의 고장에 대비해 대피 및 차량 A/S 등의 목적으로 차량을 안전하게 비상 주행시키는 별도 주행 모드가 반드시 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, HCU 페일시에 차량 A/S 등의 목적으로 차량을 안정적으로 비상 주행시킬 수 있는 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 엔진의 단독 구동이 불가능한 하드 타입(Power Split 방식)의 하이브리드 차량에서 유용하게 적용될 수 있는 HCU 페일시 비상 운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, IG 온 상태에서 MCU(모터 제어기)가 HCU(차량 제어기)의 페일 상태를 검출하여 인지하는 단계와; MCU가 상기 HCU의 페일 상태를 인지한 상태에서 모터의 회전속도와 브레이킹 깊이를 기초로 하여 크립 토크 참조 테이블로부터 기준 크립 토크를 산출하는 단계와; MCU가 상기 기준 크립 토크를 필터링하여 얻은 크립 토크값을 모터 크립 토크 지령값으로 하여 모터를 단독 구동 제어하는 크립 모드로 전환하여 차량을 크립 모드로 제어되는 모터 단독 구동에 의해 비상 주행시키는 단계를 포함하여 구성되는 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법을 제공한다.

특히, 상기 HCU의 페일 상태를 인지한 상태에서 상기 MCU는 커패시터 전압의 정상상태, BMS 정상상태, MCU 정상상태 및 EBS(Electric Brake System) 정상상태를 확인하고, 모두 정상상태이면, 이후 단계인 기준 토크 산출 및 크립 모드의 모터 단독 구동에 의한 차량 비상 주행을 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 브레이킹 깊이는 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 브레이크 페달 작동깊이, 브레이크 페달 작동시간, 및 브레이크 페달 작동시간을 고려한 가중 팩터로부터 계산되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 크립 모드로 모터 제어시에 크립 모드 진입 직전 토크 지령값부터 적용하여 충격 저감 토크 필터 게인값과 상기 크립 토크 참조 테이블 데이터로부터 구해지는 기준 크립 토크를 이용해 모터 크립 토크 지령값을 단계적으로 산출하고 산출된 모터 크립 토크 지령값에 따라 단계적인 모터 출력 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 HCU 페일시 비상 운전 방법에 의하면, HCU 페일 발생시 MCU가 자체적으로 브레이크 작동상태 및 현재의 모터속도를 기초로 하여 산출한 토크 지령값에 따라 구동모터의 구동을 제어하여 모터 구동만으로 차량을 안정적으로 비상 주행 및 이동시킬 수 있게 된다.

본 발명의 비상 운전 방법은 엔진의 단독 구동이 불가능한 하드 타입(Power Split 방식)의 하이브리드 차량에서 HCU 페일시 대응을 위한 비상 운전 전략으로 유용하게 적용 가능하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 HCU 페일 발생시의 차량 운행상태를 나타낸 개략도이고, 첨부한 도 4는 본 발명에 따른 비상 운전 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 하드 타입(동력분배 방식)의 하이브리드 차량에 유용하게 적용될 수 있는 것으로서, 최상위 제어기인 HCU의 페일 발생시에 차량을 안전하게 갓길 혹은 가까운 정비소로 이동시킬 수 있도록 주행시키기 위한 비상 운전 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 HCU 페일시에 일반주행모드의 운전이 불가하므로 도 3에 나타낸 바와 같이 MCU(Motor Control Unit) 제어하에 구동모터에 의해서만 차량을 비상 운전하는 방법을 제공하며, 이때 HCU 페일로부터 운전에 관한 정보를 얻을 수 없으므로 MCU 스스로 브레이크 신호와 현재의 모터속도(차량속도)를 이용하여 비상 주행을 위한 필요 토크를 산출 및 인가하는 것에 주안점이 있는 것이다.

본 발명의 비상 운전모드(본 발명에서 모터 크립 모드라 칭함)는 HCU 페일 상태를 인식한 MCU의 제어하에 이루어지는 모터 단독 구동에 의하여 차량을 구동시키는 일종의 EV 모드로서, 후술하는 바와 같이 브레이크 신호 및 현재의 모터속도를 토대로 구해지는 토크 지령값에 따라 모터를 제어하게 된다.

이하, 본 명세서에서 HCU 페일은 HCU 자체 고장 및 HCU의 통신라인인 CAN 또는 와이어(Hard-wire)의 통신 불가, HCU의 통신 데이터(CAN 데이터) 오류 등의 문 제로 인해 HCU로부터 타 제어기로의 정상적인 신호 전달이 이루어지지 않는 상태를 모두 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

전술한 바와 같이, 하드 타입의 하이브리드 차량의 경우는 HCU 페일 발생시에 엔진 단독으로 구동할 수 없는 시스템이기 때문에 모터 단독 구동(EV 모드)으로 차량을 운전해야 한다.

이때, MCU(Motor Control Unit)는 HCU로부터 운전에 관한 정보를 얻을 수 없으므로, 본 발명에서는 HCU의 페일이 발생하면 MCU가 그 상황을 인식한 뒤 브레이크 신호와 모터속도 신호를 이용하여 모터 단독 구동, 즉 EV 모드(도 2a 참조)로 차량을 비상 운전시키고, 이를 통해 갓길 등 안전한 정차장소나 정비소로 이동이 가능하도록 한다.

이와 같이 HCU 페일 상태에서 구동모터의 구동을 위해 MCU 스스로 브레이크 신호와 모터속도 신호를 이용하여 적절한 토크를 인가할 필요가 있으며, 구동모터의 전력을 공급하는 고전압 배터리(메인 배터리)의 SOC 부족에 의해 EV 모드로 장시간 운전이 불가하므로, 본 발명은 차량 대피 및 A/S를 목적으로 갓길 혹은 가까운 정비소로 차량을 이동할 수 있을 정도의 운전을 목표로 한다.

본 발명의 비상 운전시에 MCU가 수행하는 모터 제어는, 토크 지령을 내리는 통상의 상위 제어기, 즉 HCU가 페일 상태이므로, MCU 스스로가 브레이크 신호와 모터속도 신호를 이용하여 비상 운전을 위한 필요 토크를 산출한 뒤 산출된 토크를 기초로 모터를 제어하는 것에 분명한 차이가 있는 것이다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 비상 운전방법에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, IG 온(On) 및 HCU 정상상태(HCU Ready=1)에서는 정상 운전, 즉 HCU에 의한 정상적인 토크 제어가 수행되며, 이때 구동모터의 경우에는 HCU가 MCU에 토크 지령을 송출하면 MCU가 HCU로부터 수신된 토크 지령에 따라 구동모터를 제어하게 된다.

이때, MCU가 비상 운전 조건의 만족 여부를 판단하여 비상 운전 조건을 만족하면 차량을 비상 운전모드로 주행시킨다.

본 발명에서 비상 운전 조건은 아래와 같다.

- HCU 페일(HCU로부터 신호 입력이 안되거나 비정상상태의 신호 입력)

- IG 온(On)

- 커패시터 전압(Capacitor Voltage) 정상

- BMS 정상, MCU 정상, EBS(Electric Brake System) 정상

즉, IG 온 상태에서 MCU가 HCU 페일(HCU Ready=0(not ready)) 상태를 검출하여 인지하고 커패시터 전압의 정상상태, BMS 정상상태(BMS Ready=1), MCU 정상상태(MCU Ready=1), 및 EBS 정상상태(EBS Ready=1)를 인지하게 되면, 본 발명에 따른 비상 운전모드인 크립 모드(Creep Mode)로 진입하여 차량을 비상 주행시킨다.

상기 MCU는 제어기별 고장 진단을 수행하여, 상위 제어기인 HCU뿐만 아니라 BMS, EBS ECU로부터 정상상태의 동작신호(Ready Signal)를 수신받게 되면, 해당 제어기가 정상상태인 것으로 인식하게 되고, 반대로 각 제어기로부터 정상상태의 동작신호를 수신받지 못하게 되면, 해당 제어기의 페일 상태로 인식하게 된다.

MCU는 커패시터 전압의 비정상상태, 또는 BMS, MCU, EBS의 비정상태를 판단하게 되면 PWM 오프 및 IG 오프하여 차량을 셧다운(shutdown)시키게 된다.

그리고, 상기와 같이 MCU가 비상 운전 조건을 만족함을 판단하게 되면, 본 발명의 비상 운전모드인 크립 모드로 모터를 제어하기 위해서, 우선 MCU가 모터의 회전속도(MOT SPD)와 브레이킹 깊이(Braking Depth)를 기초로 하여 아래 표 1과 같은 크립 토크 참조 테이블로부터 기준 크립 토크를 산출하고, 이어 산출된 기준 크립 토크를 필터링하여 필터링된 크립 토크값을 최종의 모터 크립 토크 지령값으로 하여 모터를 제어하게 된다.

하기 표 1은 기준 크립 토크 산출을 위한 크립 토크 참조 테이블로서, 현재의 모터속도(MOT SPD(RPM))와 브레이킹 깊이((Braking Depth)(%))가 표 1의 각 구간 범위 내의 값에 해당되면 내삽(Interpolation)하여 기준 크립 토크를 산출한다(0≤브레이킹 깊이(%)≤80 및 -3000≤모터속도(RPM)≤6000에서).

단, 표 1의 크립 토크 참조 테이블 범위 밖의 값은 그 경계값을 사용한다(80 < 브레이킹 깊이(%), -3000 > 모터속도, 6000 < 모터속도).

상기 표 1의 기준 크립 토크는 시험을 통해 설정된 값으로서, 조건에 따라 적절히 변경이 가능하다.

상기 브레이킹 깊이는 EBS ECU로부터 수신되는 브레이크 페달 작동깊이(Brake Stroke Depth)(%)로부터 MCU가 계산하는 값으로, EBS ECU는 브레이크 폐달 센서로부터 실시간 검출되는 브레이크 페달 작동깊이를 검출하여 이를 CAN 통신을 통해 MCU로 전달하며, MCU는 EBS ECU로부터 수신되는 브레이크 페달 작동깊이 및 브레이크 페달 작동시간으로부터 하기 수학식 1과 같이 브레이킹 깊이를 계산하게 된다.

브레이킹 깊이(%)

=브레이크 페달 작동깊이(%)+{브레이크 페달 작동시간/가중 팩터}×100(%)

여기서, 브레이크 페달 작동시간은 운전자가 브레이크 페달을 밟고 있는 시간(sec)으로 브레이크 페달 온(On)(브레이크 페달 스위치 온) 지속시간을 의미하며, 가중 팩터(Factor)는 브레이크 페달 온 시간에 대한 가중 팩터로서 시험을 통해 적절한 값으로 선정되는 설정값이다.

수학식 1의 브레이킹 깊이는 운전자가 밟고 있는 브레이크 페달의 작동깊이뿐만 아니라 밟고 있는 시간에 대해서도 고려한 값이 된다.

한편, 운전 중에 HCU 페일 판정으로 갑작스런 크립 모드로의 운전 전환이 있게 될 때 갑작스러운 토크 변화로 인한 충격 발생을 완화하기 위해 본 발명에서는 MCU가 필터 로직을 적용한 단계적인 모터 제어를 수행한다.

이 과정에서 크립 모드 진입 직전 토크 지령값부터 적용하여 충격 저감 토크 필터 게인값과 표 1의 크립 토크 참조 테이블 데이터로부터 구해지는 기준 크립 토크를 이용해 모터 크립 토크 지령값을 단계적으로 산출하고 산출된 모터 크립 토크 지령값에 따라 단계적인 모터 출력 제어를 수행한다.

필터 로직은 아래와 같다.

여기서, 'MOT_TQ(0)'은 크립 모드 진입 직전 토크 지령값으로서 이는 MCU가 HCU로부터 수신한 CAN 데이터이며, 'MOT_TQ(n)'(n≥1)은 단계별 산출되는 모터 크립 토크 지령값이며 실제 모터에서 출력되는 토크값이 된다.

또한 'MOT_TQ_REF(n)'는 현재의 모터 속도와 브레이킹 깊이를 토대로 표 1의 크립 토크 참조 테이블 데이터로부터 구해지는 필터 로직 전 기준 크립 토크를 나타내며, 'G_MOT_LMP'는 충격 저감 토크 필터의 게인값으로서 미리 설정되는 값이다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 HCU 페일이 발생하면 MCU가 HCU 페일 상황을 인지하여 브레이크 신호, 즉 브레이크 페달 작동깊이 및 브레이크 페달 작동시간에 따른 브레이킹 깊이를 계산한 뒤, 현재의 모터속도와 상기 브레이킹 깊이를 기초로 하여 기준 크립 토크를 산출하고, 이어 산출된 기준 크립 토크를 이용하여 모터 크립 토크 지령값을 산출한 뒤, 산출된 모터 크립 토크 지령값에 따라 EV 모드로 차량을 비상 주행시키는 것에 주된 특징이 있으며, HCU 페일 발생시 MCU가 자체적으로 구동모터의 구동을 제어하여 모터 구동만으로 차량을 안정적으로 갓길 등 가까운 정차위치 및 정비소로 이동시킬 수 있게 된다.

도 1은 하드 타입 하이브리드 차량의 구동시스템을 도시한 구성도,

도 2a ~ 도 2e는 하드 타입의 하이브리드 차량에서 운전모드별 에너지 흐름 및 작동개념을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 HCU 페일 발생시의 차량 운행상태를 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 비상 운전 방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 엔진 2 : 동력분할기구

5 : 구동모터

Claims (4)

1. IG 온 상태에서 MCU(모터 제어기)가 HCU(차량 제어기)의 페일 상태를 검출하여 인지하는 단계와;

   MCU가 상기 HCU의 페일 상태를 인지한 상태에서 모터의 회전속도와 브레이킹 깊이를 기초로 하여 크립 토크 참조 테이블로부터 기준 크립 토크를 산출하는 단계와;

   MCU가 상기 기준 크립 토크를 필터링하여 얻은 크립 토크값을 모터 크립 토크 지령값으로 하여 모터를 단독 구동 제어하는 크립 모드로 전환하여 차량을 크립 모드로 제어되는 모터 단독 구동에 의해 비상 주행시키는 단계;

   를 포함하여 구성되는 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 HCU의 페일 상태를 인지한 상태에서 상기 MCU는 커패시터 전압의 정상상태, BMS 정상상태, MCU 정상상태 및 EBS(Electric Brake System) 정상상태를 확인하고, 모두 정상상태이면, 이후 단계인 기준 토크 산출 및 크립 모드의 모터 단독 구동에 의한 차량 비상 주행을 실시하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 브레이킹 깊이는 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 브레이크 페달 작동깊이, 브레이크 페달 작동시간, 및 브레이크 페달 작동시간을 고려한 가중 팩터로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 크립 모드로 모터 제어시에 크립 모드 진입 직전 토크 지령값부터 적용하여 충격 저감 토크 필터 게인값과 상기 크립 토크 참조 테이블 데이터로부터 구해지는 기준 크립 토크를 이용해 모터 크립 토크 지령값을 단계적으로 산출하고 산출된 모터 크립 토크 지령값에 따라 단계적인 모터 출력 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 HCU 페일시 비상 운전 방법.

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