KR101028185B1 - 하이브리드 차량의 냉시동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별도로 구비된 하이브리드 차량에서, 냉시동시에 엔진의 시동이 항상 원활하고 안정되게 이루어질 수 있도록 하고 차량의 연비를 향상시키고 차량 제조에 소요되는 원가를 저감할 수 있도록 한다.

ISG, 냉시동, 엔진, 엔진클러치, 구동모터

Description

하이브리드 차량의 냉시동 방법{Starting Method for Hybrid Vehicle in Cold State}

본 발명은 하이브리드 차량의 냉시동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량 주위의 온도가 낮아, 고전압배터리로부터의 전력으로 하이브리드 차량의 전기차모드 출발이 곤란한 상황에서 엔진을 시동시키는 방법에 관한 기술이다.

하이브리드 차량은 상대적으로 저속 토크 특성이 우수한 전기모터(구동모터)와 상대적으로 고속 토크 특성이 우수한 내연기관인 엔진을 함께 사용하여 차량의 효율적인 구동이 가능하도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 하이브리드 차량은 구동모터와 엔진의 동력을 구동륜으로 전달하도록 하는 파워트레인의 다양한 구성이 가능하며, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(500)과 구동모터(502)가 엔진클러치(504)를 통해 연결되고, 상기 구동모터(502)와 엔진(500)의 동력은 종래의 자동변속기의 변속메커니즘과 유사한 기어박스(506)를 통해 구동륜으로 전달되도록 구성된 하이브리드 차량에 관한 것이 다.

상기 하이브리드 차량에는 상기 기어박스(506)에 ATF(Automatic Transmission Fluid)를 공급할 수 있도록 상기 기어박스(506)에 대해 독립적으로 구성된 전동식오일펌프(508)가 구비되어 있으며, 상기 기어박스(506)의 내부에는 기어박스(506)의 구동에 종속적인 ATF 공급이 이루어지도록 하는 내장오일펌프(510)가 구비되어 있고, 상기 엔진클러치(504)는 상기 공급되는 ATF의 유압에 의해 작동되도록 되어 있다.

한편, 상기 엔진(500)에는 엔진(500)의 시동과 발전이 가능하도록 ISG(Integrated Starter & Generator: 512)가 벨트 등으로 연결되어 있다.

또한, 상기 구동모터(502)와 ISG(512)를 제어하는 인버터(514)가 구비되어 있으며, 상기 인버터(514)에는 고전압배터리(516)가 연결된다.

상기 고전압배터리(516)는 온도에 따라 그 성능이 크게 좌우되며, 심한 저온시에는 고전압배터리(516)로부터의 전기 공급이 충분하지 못해 하이브리드 차량이 상기 구동모터(502)의 구동력만으로 출발하는 전기차모드 출발이 곤란하게 된다.

물론, 이러한 상황에서는 전기차모드로의 출발 대신, 상기 ISG(512)로 엔진(500)을 시동시켜서 엔진(500)으로 차량을 출발시키도록 하는 대책이 있다.

그러나, 상기 ISG(512)는 그 크기와 원가 등을 고려하여, 보통의 상황에서 엔진(500)을 시동시키는 데에 필요한 최소한의 용량을 가지도록 설계되는 것이 기본적인 설계원칙이므로, 냉시동의 상황에서 엔진(500)을 원활하게 시동시키기에는 무리가 있는 경우가 많다.

즉, 영하 10도 이하 정도의 심한 냉시동의 경우 등에서는, 엔진(500)오일의 점도와 엔진(500)의 기계적 드래그 및 엔진(500)과 ISG(512)를 연결하는 벨트의 슬립 등이 더욱 커질 수 있어서, ISG(512)만으로 엔진(500)을 원활하게 시동시키는 것은 불가능해질 수 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별도로 구비된 하이브리드 차량에서, 냉시동시에 엔진의 시동이 항상 원활하고 안정되게 이루어질 수 있도록 한 하이브리드 차량의 냉시동 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 하이브리드 차량의 냉시동 방법은

차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별도로 구비되고 상기 구동모터와 엔진 사이에는 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 냉시동 방법에 있어서,

냉시동 상태인지를 구분하기 위해 ATF온도가 소정의 제1기준값 이하인지의 여부를 판단하는 냉시동정도판단단계와;

ATF온도가 상기 제1기준값 이하인 경우, 상기 엔진클러치를 결합시키는 클러치체결단계와;

상기 클러치체결단계 수행 후, 상기 구동모터를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 구동모터시동단계와;

상기 냉시동정도판단단계 수행 결과, 상기 ATF온도가 상기 제1기준값을 초과하는 경우, 상기 ISG를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 ISG시동단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 냉시동정도판단단계 수행 후 상기 클러치체결단계 수행 전에, 상기 엔진클러치를 구동하기 위한 유압을 발생시키기 위해 전동식오일펌프를 구동하는 오일펌프구동단계를 더 수행하도록 될 수 있다.

상기 구동모터시동단계 또는 상기 ISG시동단계의 수행 후 상기 엔진의 시동이 완료되었는지를 판단하는 엔진시동확인단계와;

엔진의 시동이 확인된 후, 상기 엔진클러치를 해제하는 클러치해제단계;

를 더 수행하도록 구성될 수 있다.

또한, 고전압배터리의 온도가 소정의 제2기준값 이하인지를 판단하는 배터리온도판단단계와;

상기 배터리온도판단단계 수행결과, 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2 기준값 이하인 경우에는, 운전자의 가속페달 조작시 상기 엔진클러치를 체결하여 엔진의 동력으로 차량을 발진시키는 엔진발진단계와;

상기 배터리온도판단단계 수행결과, 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값을 초과하는 경우에는, 운전자의 가속페달 조작시 상기 구동모터를 구동하여 차량을 발진시키는 구동모터발진단계를 더 수행하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 냉시동 방법은

차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별도로 구비되고 상기 구동모터와 엔진 사이에는 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 냉시동 방법에 있어서,

냉시동 상태인지를 구분하기 위해 ATF온도가 소정의 제1기준값 이하인지의 여부를 판단하는 냉시동정도판단단계와;

ATF온도가 상기 제1기준값 이하인 경우, 상기 엔진클러치를 결합시키는 클러치체결단계와;

상기 클러치체결단계 수행 후, 상기 구동모터를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 구동모터시동단계와;

상기 냉시동정도판단단계 수행 결과, 상기 ATF온도가 상기 제1기준값을 초과하는 경우, 상기 ISG를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 ISG시동단계와;

상기 구동모터시동단계 또는 상기 ISG시동단계의 수행 후 상기 엔진의 시동이 완료되었는지를 판단하는 엔진시동확인단계와;

엔진의 시동이 확인된 후, 상기 엔진클러치를 해제하는 클러치해제단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별도로 구비된 하이브리드 차량에서, 냉시동시에 엔진의 시동이 항상 원활하고 안정되게 이루어질 수 있도록 하고 차량의 연비를 향상시키고 차량 제조에 소요되는 원가를 저감할 수 있도록 한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예의 하이브리드 차량의 냉시동 방법은 차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별도로 구비되고 상기 구동모터와 엔진 사이에는 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량에 적용되는 것으로서,

기어박스의 상태가 P레인지나 N레인지에 있고, 운전자가 차량의 시동을 시도하면, 현재 냉시동 상태인지를 구분하기 위해 ATF온도가 소정의 제1기준값 이하인지의 여부를 판단하는 냉시동정도판단단계(S10)와; ATF온도가 상기 제1기준값 이하인 경우, 상기 엔진클러치를 결합시키는 클러치체결단계(S20)와; 상기 클러치체결단계(S20) 수행 후, 상기 구동모터를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 구동모터시동단계(S30)와; 상기 냉시동정도판단단계(S10) 수행 결과, 상기 ATF온도가 상기 제1기준값을 초과하는 경우, 상기 ISG를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 ISG시동단계(S40)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 냉시동정도판단단계(S10)에서 ISG로 시동이 가능한 정도의 냉시동인지의 여부를 판단하여, ISG로 엔진의 시동이 불가한 경우에는 상기 구동모터를 사용하여 엔진을 시동시키도록 한 것이다.

따라서, 상기 제1기준값은 상기 ISG로 시동이 가능한 정도를 가늠하는 온도를 상기 ATF온도로 대표하도록 한 것으로서, 통상 영하 10도 내외가 될 것이나, 이는 해당 차량의 엔진과 ISG 등의 사양에 따라 달라질 수 있는 것으로, 사전의 시험과 적절한 해석 등을 통해 다르게 결정될 수 있는 값이다.

본 실시예에서는 상기 냉시동정도판단단계(S10) 수행 후 상기 클러치체결단계(S20) 수행 전에, 상기 엔진클러치를 구동하기 위한 유압을 발생시키기 위해 전동식오일펌프를 구동하는 오일펌프구동단계(S15)를 더 수행하도록 되어 있다.

즉, 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량에서는 상기 엔진과 구동모터의 연결상태를 단속하는 엔진클러치가 상기 ATF유압으로 작동되도록 구성된 경우로서, 상기 클러치체결단계(S20) 수행 전에 전동식오일펌프를 먼저 구동하여 상기 엔진클러치의 구동에 필요한 유압을 사전에 생성하도록 하는 것이다.

물론, 상기한 바와 같은 전동식오일펌프의 구동은 구동모터와 엔진에 연결 되는 기어박스에 미리 ATF를 순환시켜 상기 기어박스의 내장오일펌프가 구동되기 전에 기어박스의 각 부품을 윤활시켜 차량의 원활한 출발이 가능하도록 하는 역할을 기본적으로 수행한다.

상기 구동모터시동단계(S30) 또는 상기 ISG시동단계(S40)의 수행 후 상기 엔진의 시동이 완료되었는지를 판단하는 엔진시동확인단계(S50)와, 엔진의 시동이 확인된 후 상기 엔진클러치를 해제하는 클러치해제단계(S60)를 더 수행한다.

즉, 상기 구동모터 또는 ISG로 엔진의 시동을 시도하여 엔진이 완전히 시동 완료되었는지를 판단한 후, 엔진의 시동이 완료되었으면, 상기 엔진클러치를 해제하여 상기 엔진을 상기 모터 및 기어박스와 분리시키도록 하여 이후의 어떤 상황 및 조작에도 대응이 가능하도록 하는 것이다.

물론, 상기 ISG로 엔진을 시동한 경우에는 상기 엔진클러치가 체결되지 않은 상태일 것이므로 상기 클러치해제단계(S60)는 생략될 수 있다.

상기와 같이 엔진클러치가 해제된 후, 고전압배터리의 온도가 소정의 제2기준값 이하인지를 판단하는 배터리온도판단단계(S70)와, 상기 배터리온도판단단계(S70) 수행결과 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값 이하인 경우에는 운전자의 가속페달 조작시 상기 엔진클러치를 체결하여 엔진의 동력으로 차량을 발진시키는 엔진발진단계(S80)를 수행하고, 상기 배터리온도판단단계(S70) 수행결과 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 가속페달 조작시 상기 구동모터를 구동하여 차량을 발진시키는 구동모터발진단계(S90)를 수행한다.

즉, 상기 배터리온도판단단계(S70) 및 엔진발진단계(S80) 또는 구동모터발진단계(S90)는 상기 엔진의 시동이 완료되고 엔진클러치가 해제된 상태에서 운전자의 변속레버 조작으로 상기 기어박스가 D레인지 상태가 되었을 때 수행되는 것으로서, 상기 고전압배터리의 온도에 따라 엔진으로 차량을 출발시킬지 구동모터로 차량을 출발시킬지를 결정하여, 운전자가 가속페달을 밟아 차량을 출발시키면 상기 결정된 방식에 따라 차량을 출발시키도록 하는 것이다.

상기 배터리온도판단단계(S70)에서 상기 고전압배터리의 온도를 상기 제2기준값에 비교하는 이유는 너무 낮은 온도에서는 상기 고전압배터리에서 제공되는 전기로 구동모터가 차량을 원활하게 출발시키기 어렵기 때문에, 이러한 경우에는 이미 시동이 걸려 있는 엔진을 이용하여 차량이 출발되도록 하기 위한 것으로서, 도면에는 고전압배터리의 온도가 영하 10도 이하인 경우에 엔진발진단계(S80)를 수행하도록 하였으나, 이는 상기 구동모터와 고전압배터리의 사양 등에 따라 적절한 시험 및 해석을 거쳐 달리 설정될 수 있는 값이다.

여기서, 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값을 초과하여 상기 구동 모터발진단계(S90)를 통해 차량이 전기차모드로 출발할 수 있는 경우에도, 상기한 바와 같이 엔진이 미리 시동되도록 한 이유는 지나친 냉시동 상태에서는 차량이 전기차모드로 출발한 후에도 ISG만으로는 차량의 시동이 불가능하게 되는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 비록 전기차모드로 차량이 출발할 수 있었지만, ISG만으로는 엔진의 시동이 원활하게 이루어지는 것을 보장할 수 없는 경우에도, 상기한 바와 같은 냉시동 방법을 사용하면, 차량의 전기차모드 주행중 하이브리드 모드 등 다른 주행모드로 전환하고자 할 때, 너무 낮은 온도로 엔진의 시동이 이루어지지 않아 다른 주행모드로의 전환이 곤란하게 되는 문제도 배제할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 냉시동시에도 안정된 엔진의 시동이 보장됨에 따라, 하이브리드 차량에 탑재되는 ISG를 보다 적은 용량과 부피를 가지도록 설계할 수 있는 설계 자유도가 향상되고, 차량의 연비저감 및 원가 저감에도 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 종래의 하이브리드 차량의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 냉시동 방법의 실시예를 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

S10; 냉시동정도판단단계 S20; 클러치체결단계

S30; 구동모터시동단계 S40; ISG시동단계

S15; 오일펌프구동단계 S50; 엔진시동확인단계

S60; 클러치해제단계 S70; 배터리온도판단단계

S80; 엔진발진단계 S90; 구동모터발진단계

Claims (6)

1. 차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별도로 구비되고 상기 구동모터와 엔진 사이에는 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 냉시동 방법에 있어서,

   냉시동 상태인지를 구분하기 위해 ATF온도가 소정의 제1기준값 이하인지의 여부를 판단하는 냉시동정도판단단계와;

   ATF온도가 상기 제1기준값 이하인 경우, 상기 엔진클러치를 결합시키는 클러치체결단계와;

   상기 클러치체결단계 수행 후, 상기 구동모터를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 구동모터시동단계와;

   상기 냉시동정도판단단계 수행 결과, 상기 ATF온도가 상기 제1기준값을 초과하는 경우, 상기 ISG를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 ISG시동단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉시동 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 냉시동정도판단단계 수행 후 상기 클러치체결단계 수행 전에, 상기 엔진클러치를 구동하기 위한 유압을 발생시키기 위해 전동식오일펌프를 구동하는 오일펌프구동단계를 더 수행하도록 된 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉시동 방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 구동모터시동단계 또는 상기 ISG시동단계의 수행 후 상기 엔진의 시동이 완료되었는지를 판단하는 엔진시동확인단계와;

   엔진의 시동이 확인된 후, 상기 엔진클러치를 해제하는 클러치해제단계;

   를 더 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉시동 방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   고전압배터리의 온도가 소정의 제2기준값 이하인지를 판단하는 배터리온도판단단계와;

   상기 배터리온도판단단계 수행결과, 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값 이하인 경우에는, 운전자의 가속페달 조작시 상기 엔진클러치를 체결하여 엔진의 동력으로 차량을 발진시키는 엔진발진단계와;

   상기 배터리온도판단단계 수행결과, 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값을 초과하는 경우에는, 운전자의 가속페달 조작시 상기 구동모터를 구동하여 차량을 발진시키는 구동모터발진단계를 더 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉시동 방법.
5. 차량의 구동력을 발생시키는 구동모터와 엔진의 시동을 담당하는 ISG가 별 도로 구비되고 상기 구동모터와 엔진 사이에는 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 냉시동 방법에 있어서,

   냉시동 상태인지를 구분하기 위해 ATF온도가 소정의 제1기준값 이하인지의 여부를 판단하는 냉시동정도판단단계와;

   ATF온도가 상기 제1기준값 이하인 경우, 상기 엔진클러치를 결합시키는 클러치체결단계와;

   상기 클러치체결단계 수행 후, 상기 구동모터를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 구동모터시동단계와;

   상기 냉시동정도판단단계 수행 결과, 상기 ATF온도가 상기 제1기준값을 초과하는 경우, 상기 ISG를 구동하여 상기 엔진을 시동시키는 ISG시동단계와;

   상기 구동모터시동단계 또는 상기 ISG시동단계의 수행 후 상기 엔진의 시동이 완료되었는지를 판단하는 엔진시동확인단계와;

   엔진의 시동이 확인된 후, 상기 엔진클러치를 해제하는 클러치해제단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉시동 방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   고전압배터리의 온도가 소정의 제2기준값 이하인지를 판단하는 배터리온도판단단계와;

   상기 배터리온도판단단계 수행결과, 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값 이하인 경우에는, 운전자의 가속페달 조작시 상기 엔진클러치를 체결하여 엔진의 동력으로 차량을 발진시키는 엔진발진단계와;

   상기 배터리온도판단단계 수행결과, 상기 고전압배터리의 온도가 상기 제2기준값을 초과하는 경우에는, 운전자의 가속페달 조작시 상기 구동모터를 구동하여 차량을 발진시키는 구동모터발진단계를 더 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 냉시동 방법.

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