KR101063218B1 - 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 클러치에 대한 유압 공급 제어를 위한 기계식 오일펌프의 출구단에 보조 유압제어밸브를 장착하여 등판로 주행시 클러치 유압이 저하되는 현상을 방지하여 용이한 등판로 주행성을 제공하는 동시에 전동식 오일펌프의 과부하 구동을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 기계식 오일펌프에서 클러치까지의 유압라인에 장착된 메인 유압제어밸브 이외에, 상기 기계식 오일펌프와 메인 유압제어밸브 사이의 유압라인상에 보조 유압제어밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치 및; 운전자 정보 및 차량 정보를 기반으로 차량이 등판 주행임을 감지하는 단계와, 차량이 밀리는 등판 주행으로 판정되면 기계식 오일펌프에서 클러치쪽으로의 유압을 차단하는 동시에 전동식 오일펌프에서 클러치쪽으로의 유압을 허용하는 유압 제어 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방법을 제공한다.
하이브리드, 기계식 오일펌프, 전동식 오일펌프, 클러치, 유압 제어

Description

하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치 및 방법{Device and Method for operating electric oil pump of hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 클러치에 대한 유압 공급 제어를 위한 기계식 오일펌프의 출구단에 보조 유압제어밸브를 장착하여 등판로 주행시 클러치 유압이 저하되는 현상을 방지하여 용이한 등판로 주행성을 제공하는 동시에 전동식 오일펌프의 과부하 구동을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터 구동원을 보조 동력원으로 채택하여 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로서, 여러가지 파워 트레인을 구축할 수 있지만 그 일례를 살펴보면, 첨부한 도 3의 구성도에서 보는 바와 같이 엔진(10), 제2모터(22), 트랜스미션(30)이 일축상에 직결되어 있고, 엔진(10) 및 제2모터(22)는 클러치(40)에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되어 있 으며, 또한 상기 트랜스미션(30)은 구동축(50: 드라이브샤프트)에 동력을 전달할 수 있게 연결되어 있다
또한, 상기 엔진(10)에는 엔진 기동 및 아이들 충전을 구현하기 위한 제1모터(20)가 연결되어 있다.
특히, 상기 자동변속기 및 클러치 등에 유압을 제공하는 외장형 전동식 오일펌프(60) 및 상기 제2모터(22)의 구동축과 직결된 기계식 오일펌프(70)가 포함되어 있는데, 상기 전동식 및 기계식 오일펌프(60,70)중 하나가 운전자의 시동 요구시 클러치 및 트랜스미션 등에 작동유를 공급하여 유압을 형성하는 역할을 한다.
상기 제2모터(22)의 동력을 트랜스미션(30)으로 전달하여 모터 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle) 주행모드가 구현되고, 상기 제1모터(20)의 구동에 의하여 엔진의 기동 및 아이들시 배터리에 대한 충전 모드가 구현된다.
또한, 엔진(10)의 동력을 구동축(50)에 전달하기 위하여 상기 엔진(10)과 제2모터(22) 사이에는 클러치(40)가 배열되어 있기 때문에, 엔진 및 제2모터(22)의 동력을 이용한 HEV 주행 모드, 즉 엔진의 동력을 주동력으로 하면서 상기 모터의 동력을 보조 동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle) 주행 모드가 구현될 수 있다.
이러한 하이브리드 차량이 EV 주행 모드에서 HEV 주행 모드로 전환시, 차량의 구동축(50)에 토크(동력)를 전달하는 도중인 상기 제2모터(22)에 엔진의 토크를 전달하되, 쇼크(shock)발생 없이 클러치 슬립을 제어하며 부드럽고 빠른 시간 안에 전달하기 위해서는 상기 클러치의 정교한 제어 전략이 필요하다 할 것이다.
상기 클러치(40)의 슬립 내지 결합 동작에 필요한 제어는 클러치의 내부 유압량을 이용하되, 이때의 유압량은 기계식 유압펌프 및 전동식 유압펌프에서 클러치로 이어지는 유압라인에 장착된 메인 유압제어밸브(90)를 조절하여 가감 조절된다.
따라서, 상기 클러치(40)의 유압제어에 필요한 유압은 상기 제2모터(22)의 구동축과 직결된 기계식 유압펌프(70)와 전기를 이용한 전동식 유압펌프(60: 용량500[w])에 의하여 제공되며, 이들 펌프(60,70)에 의하여 상기 클러치는 클러치 유압제어를 위해 필요한 일정량 이상의 유압량을 유지하게 된다.
보다 상세하게는, 상기 전동식 오일펌프(60)의 구동에 있어서, 1)제2모터(22)가 구동하여 기계식 오일펌프(70)가 구동하기 전, 2)임의의 목표속도까지 상승하여 기계식 오일펌프(70)가 유압라인의 일정(목표)압력을 형성하기 전, 그리고 3)기계식 오일펌프(70)만으로 유압라인 압력 형성 부족시, 이렇게 3가지 경우에 전동식 오일펌프를 구동하여 유압라인의 일정(목표)압력이 형성되며 유지된다.
그러나, 상기한 기계식 오일펌프 및 전동식 오일펌프는 하이브리드 차량의 등판시 다음과 같은 문제점을 야기시킬 수 있다.
하이브리드 차량이 구배 약 20[%] 등판 주행시, 상기 클러치 슬립(마찰력)제어로 엔진(10)의 동력과 제2모터(22)의 동력을 이용하여 등판해야 하지만, 구배로 인하여 차량이 뒤로 밀리는 현상이 발생하게 되면, 차량의 휠이 역방향으로 회전하여 휠과 구동축에 직결되어 있는 제2모터(22)가 역방향으로 회전하는 동시에 상기 제2모터(22)와 직결된 기계식 오일펌프(70)가 유압유를 제공하는 구동방향과 반대인 정방향으로 회전하여, 클러치쪽으로 유압유를 원할하게 공급하지 못하게 된다.
따라서, 상기 클러치쪽으로 유압유가 제대로 공급되지 못함에 따라, 기계식 오일펌프(70)와 클러치(40)간의 유압라인의 유압이 소정의 수준으로 유지되지 못하여 유압라인의 유압이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 기계식 오일펌프(70)에 의해 저하된 유압라인의 유압량을 보상하기 위해, 상기 전동식 오일펌프(60)에 포함된 펌프(모터)가 더욱 더 높은 구동력으로 구동하여 전장부하에 과부하 발생을 유발함으로써, 전기적 에너지 소비량 상승으로 연비에 악 영향을 미치는 문제점이 있으며, 결국 차량은 언덕길(구배) 등판 주행에 어려움을 겪게 되고, 이는 운전성 성능에 막대한 손실을 유발하게 된다.
결과적으로, 종래에는 하이브리드 차량의 등판시 상기한 기계식 오일펌프의 유압 미형성 및 전동식 오일펌프의 과부하 유발 작동으로 인하여, 전기적 에너지 손실로 연비 손실 발생, 기계식 오일펌프 역회전으로 인한 클러치 라인의 유압력 극저감으로 인해 구배(언덕)도로 등판 불가, 유압라인의 압력 저하와 함께 클러치 유압제어 불리로 인한 엔진클러치 접합 시 쇼크(SHOCK) 발생 등의 문제점이 있었다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량의 클러치에 대한 유압 공급 제어를 위한 기계식 오일펌프의 출구단에 보조 유압제어밸브를 장착하여 등판로 주행시 클러치 유압이 저하되는 현상을 방지하여 용이한 등판로 주행성을 제공하는 동시에 전동식 오일펌프의 과부하 구동을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 엔진, 제2모터, 트랜스미션이 일축상에 직결되고, 엔진 및 제2모터는 클러치에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되며, 클러치에 유압을 제공하는 전동식 오일펌프 및 상기 제2모터의 구동축과 직결된 기계식 오일펌프를 포함하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치에 있어서, 상기 기계식 오일펌프에서 클러치까지의 유압라인에 장착된 메인 유압제어밸브 이외에, 상기 기계식 오일펌프와 메인 유압제어밸브 사이의 유압라인상에 보조 유압제어밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 운전자 정보 및 차량 정보를 기반으로 차량이 등판 주행임을 감지하는 단계와; 차량이 밀리는 등판 주행으로 판정되면, 기계식 오일펌프에서 클러치쪽으로의 유압을 차단하는 동시에 전동식 오일펌프에서 클러치쪽으로의 유압을 허용하는 유압 제어 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방 법을 제공한다.
상기 운전자 정보로서 액셀 페달 센서로부터 신호와, 브레이크 센서로부터의 신호와, 변속단 감지 센서로부터의 신호를 포함하고, 상기 차량 정보로서 상기 기계식 전동모터와 직결된 제2모터의 속도 및 토크, 엔진 속도 및 토크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압 제어 단계는: 상기 기계식 오일펌프에서 클러치까지의 유압라인에 장착된 메인 유압제어밸브를 열림으로 유지하는 동시에 상기 기계식 오일펌프와 메인 유압제어밸브 사이의 유압라인상에 설치된 보조 유압제어밸브를 닫힘으로 제어하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 유압제어밸브의 닫힘 제어와 함께 클러치쪽으로의 유압라인에 이미 생성된 유압력이 유지되면서 상기 전동식 오일펌프의 정상적인 구동에 의하여 클러치쪽으로의 유압라인에 유압이 더 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기계식 오일펌프의 출구단에 보조 유압제어밸브를 장착하여 등판로 주행시 클러치 유압이 저하되는 현상을 방지하여 용이한 등판로 주행성을 제공하는 동시에 전동식 오일펌프의 과부하 구동을 방지할 수 있고, 그에 따른 연비 형상을 도모할 수 있다.
또한, 클러치쪽으로의 유압이 원할하게 형성됨으로써, 정교한 엔진 클러치 제어로 인해 클러치 접합에 따른 쇼크 현상을 저감할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 하이브리드 차량의 등판시, 기계식 오일펌프의 유압 미형성에 따른 구배도로 주행 불가 및 전동식 오일펌프의 과부하 구동으로 연비손실을 초래하는 등의 심각한 문제점이 있었고, 또한 모터의 본질적인 특성인 0[rpm] 토크 제어가 어렵고 급격히 온도가 상승하며 에너지 손실을 초래하는 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 이를 위한 본 발명의 구성은 첨부한 도 1에 도시된 바와 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제어 장치 및 방법이 적용되는 하이브리드 차량은 엔진(10), 제2모터(22), 트랜스미션(30)이 일축상에 직결되어 있고, 엔진(10) 및 제2모터(22)는 클러치(40)에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되어 있으며, 또한 상기 엔진(10)에 엔진 기동 및 아이들 충전을 구현하기 위한 연결된 제1모터(20)와, 상기 자동변속기 및 클러치 등에 유압을 제공하는 외장형 전동식 오일펌프(60) 및 상기 제2모터(22)의 구동축과 직결된 기계식 오일펌프(70)가 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 기계식 오일펌프(70)에서 클러치(40)까지의 유압라인에 장착된 메인 유압제어밸브(90) 이외에, 상기 기계식 오일펌프(70)와 메인 유압제어밸브(90) 사이의 유압라인상에 보조 유압제어밸브(80)를 더 설치한 점에 구성성 특징이 있다.
따라서, 평상시에는 상기 보조 유압제어밸브(80)를 열림(Open) 위치로 제어하고, 구배(등판) 도로 주행시에는 닫힘(Close) 위치로 제어하여, 클러치쪽으로의 원할한 유압 형성 유지 및 클러치의 정교한 슬립 제어를 통해 용이한 등판 주행성을 제공할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
먼저, 차량이 구배(등판) 도로를 주행할 때, 운전자 정보 및 차량 정보를 이용하여 차량이 뒤로 밀리려는 현상을 검출한다.
상기 운전자 정보로서, 액셀 페달 센서로부터 신호(APS)와, 브레이크 센서로부터의 신호(Brake switch-off)와, 변속단 감지 센서로부터의 신호(ShiftPos) 등이 하이브리드 차량의 주제어기인 HCU에 입력된다.
또한, 상기 차량 정보로서, 상기 제2모터(22)의 속도[rpm] 및 토크(Nm], 엔진 속도[rpm] 및 토크[Nm]가 주제어기인 HCU에 입력된다.
다음으로, 위와 같은 운전자 정보 및 차량 정보를 기반으로 주제어기인 HCU는 차량이 등판 주행임을 판단하게 된다.
즉, 상기 액셀 페달 센서로부터 신호가 액셀 페달을 밟은 상태이고, 브레이크 센서로부터 신호가 브레이크 페달에서 발을 뗀 상태이며, 변속단 감지 센서로부터의 신호가 전진 변속단이며, 동시에 상기 엔진 속도 및 토크 신호에 의거 차량이 출발함을 인지하는 동시에 제2모터의 속도 및 토크가 역방향으로 속도 및 역(-)토크이면, 하이브리드 차량의 주제어기인 HCU는 차량이 등판로에서 정지 후에 출발할 때 뒤로 밀리는 상태인 것으로 판정한다.
다음으로, 상기와 같이 차량이 등판 주행이면서 차량이 뒤로 밀리는 상태이면, 상기 HCU는 보조 유압제어밸브(80)를 닫아주는 제어를 하고, 물론 상기 메인 유압제어밸브는 계속 열림으로 유지된다.
물론, 차량이 등판 주행이 아닌 경우에는 상기 보조 유압제어밸브(80)가 열림으로 유지되도록 한다.
따라서, 차량의 뒤로 밀림에 따라, 상기 제2모터와 직결된 기계식 오일펌프의 역회전을 인해 클러치쪽으로의 유압라인에 유압유가 제대로 공급되지 못하여 유압량이 저하되는 것을 상기 보조 유압제어밸브(80)의 닫힘 제어로 차단하고, 동시에 상기 전동식 오일펌프(60)의 구동으로 클러치쪽으로의 유압라인에 원활한 유압이 형성되어진다.
즉, 상기 보조 유압제어밸브(80)의 닫힘 제어를 통해, 클러치쪽으로의 유압라인에 이미 생성된 유압력이 떨어지는 것을 막아줄 수 있고, 이에 따라 상기 전동식 오일펌프(60)의 과부하 구동이 아닌 정상적인 구동만으로도 클러치쪽으로의 유압라인에 원활한 유압을 더 제공할 수 있다.
결국, 클러치쪽으로의 유압이 원할하게 형성됨으로써, 정교한 엔진 클러치 제어로 인해 클러치 접합에 따른 쇼크 현상을 저감할 수 있고, 특히 엔진 동력과 제2모터의 동력으로 등판(구배) 주행이 용이하게 이루어지게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방법을 설명하는 순서도,
도 3은 종래의 하이브리드 차량의 동력 전달 및 클러치 유압 형성을 위한 계통도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 엔진 20 : 제1모터
22 : 제2모터 30 : 트랜스미션
40 : 클러치 50 : 구동축
60 : 전동식 오일펌프 70 : 기계식 오일펌프
80 : 보조 유압제어밸브 90 : 메인 유압제어밸브

Claims (5)

  1. 엔진, 제2모터, 트랜스미션이 일축상에 직결되고, 엔진 및 제2모터는 클러치에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되며, 클러치에 유압을 제공하는 전동식 오일펌프 및 상기 제2모터의 구동축과 직결된 기계식 오일펌프를 포함하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치에 있어서,
    상기 전동식 및 기계식 오일펌프에서 클러치까지의 유압라인에 장착된 메인 유압제어밸브 이외에, 상기 기계식 오일펌프와 메인 유압제어밸브 사이의 유압라인상에 보조 유압제어밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 장치.
  2. 운전자 정보 및 차량 정보를 기반으로 차량이 등판 주행임을 감지하는 단계와;
    차량이 밀리는 등판 주행으로 판정되면, 기계식 오일펌프에서 클러치쪽으로의 유압을 차단하는 동시에 전동식 오일펌프에서 클러치쪽으로의 유압을 허용하는 유압 제어 단계;
    로 이루어지되,
    상기 유압 제어 단계는:
    상기 전동식 및 기계식 오일펌프에서 클러치까지의 유압라인에 장착된 메인 유압제어밸브를 열림으로 유지하는 동시에 상기 기계식 오일펌프와 메인 유압제어밸브 사이의 유압라인상에 설치된 보조 유압제어밸브를 닫힘으로 제어하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 운전자 정보로서 액셀 페달 센서로부터 신호와, 브레이크 센서로부터의 신호와, 변속단 감지 센서로부터의 신호를 포함하고, 상기 차량 정보로서 상기 기계식 오일펌프와 직결된 제2모터의 속도 및 토크, 엔진 속도 및 토크를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조 유압제어밸브의 닫힘 제어와 함께 클러치쪽으로의 유압라인에 이미 생성된 유압력이 유지되면서 상기 전동식 오일펌프의 정상적인 구동에 의하여 클러치쪽으로의 유압라인에 유압이 더 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 오일펌프 및 클러치간의 유압 제어 방법.
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