KR101206690B1 - Ｉｓｇ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Ｉｓｇ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ＩＳＧ 차량용 오일 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 전동식 오일 펌프를 생략하여도 동일 성능을 나타낼 수 있는 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 엔진의 출력축과 토크 컨버터가 연결되고, 이러한 토크 컨버터에 의해 회전되어 엔진의 동력을 전달받는 토크 컨버터 임펠러, 상기 토크 컨버터 임펠러와 일체로 회전되는 토크 컨버터 임펠러 허브, 상기 토크 컨버터 임펠러 허브에 의해 구동되고 자동 변속기에 작동유를 공급하기 위한 오일 펌프 및 상기 토크 컨버터 임펠러 허브를 구동하기 위한 모터를 포함하고, 상기 엔진의 아이들 스탑 시에는 상기 모터의 구동력이 상기 토크 컨버터 임펠러 허브와 직결되어서 상기 오일 펌프를 구동시키는 것을 특징으로 하는 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치 및 방법을 제공한다.

Description

ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치 및 방법{CONTROLLING DEVICE AND METHOD FOR DRIVING OIL PUMP INSTALLED IN IDLE STOP AND GO VEHICLE}
본 발명은 ＩＳＧ 차량용 오일 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 전동식 오일 펌프를 생략하여도 동일 성능을 나타낼 수 있는 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량의 시스템 구성은 도 2에 도시한 바와 같이 차량 주행용 구동원으로서 엔진(1) 및 모터(3)를 구비하고 있고, 엔진과 모터(3)를 연결하는 엔진 클러치(5)를 포함하고 있으며, 또한 엔진(1) 및 모터(3)의 동작을 위한 ＩＳＧ(30), 고전압 배터리(미도시) 등을 포함하고 있다. 여기서 ＩＳＧ는 통합형 시동 발전기(30: ＩＳＧ(Integrated Starter Generator))라 지칭되는 것으로 시동과 발전 기능을 통합한 것이고, 스타터 모터가 구비되어 엔진의 시동 시 크랭크 축을 강제로 회전시켜 주는 기능을 수행할 수 있으며, 후술하는 외장형 전동식 오일 펌프는 엔진의 공회전 정지시 엔진의 구동에 따른 변속기 및 그 작동유 공급경로에 작동유를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 이들의 제어 수단으로서 도시하지 않았지만 HCU(Hybrid Control Unit), MCU(Motor Control Unit), BMS(Battery Management System) 등을 포함될 수 있다.
또한, 자동변속기(6) 내에는 기계식 오일 펌프(6a)가 포함되고, 자동변속기(6)의 외부에는 외장형 전동식 오일 펌프(6b)가 별도로 설치되어 있는 바, 일반적으로 자동변속기를 탑재한 양산 차량(가솔린 혹은 디젤 엔진 차량)은 엔진이 자동변속기(6) 내부의 기계식 오일 펌프(6a)와 연결되어 있기 때문에 엔진이 기동됨과 동시에 기계식 오일 펌프(6a)가 작동되어 시스템에서 요구되는 적정량의 오일이 공급된다.
특히, 상기와 같은 구성을 기반으로 하는 하이브리드 차량은 모터 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드와, 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 상기 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조 모드인 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드와 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB; Regenerative Braking)모드를 통하여 주행이 이루어진다.
다시 말해서, 하이브리드 차량은 초기 기동시 엔진을 오프(Off)하고 엔진과 모터 사이의 클러치를 오픈(Open)한 상태에서, 모터로만 주행하는 EV모드 운행이 가능하며, 정차 시에는 ＩＳＧ(Idle Stop & Go)의 기능으로서 엔진을 정지시키게 된다.
즉, 차량이 EV 주행에 의한 초기 차량 기동 및 엔진 정지 시, 변속기의 변속제어에 필요한 오일이 공급되어야 하며, HEV 운행모드에 의한 초기 기동시 및 엔진 정지시에는 변속제어 및 엔진과 구동모터 사이의 클러치를 결합하기 위한 오일이 공급되어야 하므로, 이러한 이유로 하이브리드 차량에는 전동식 오일 펌프(6b)가 탑재되어야 한다.
상기와 같이 종래의 시스템에서는 엔진 정지시 각각의 모터를 이용하여 변속기에 필요한 유량을 공급하게 된다. 이와 같이 상기 오일 펌프는 기계식과 전자식이 모두 적용되어 있으므로 한 차량에 2개의 오일 펌프(6a, 6b)가 장착되어야만 한다. 따라서, 상기 오일 펌프의 설치에 필요로 하는 점유 공간이 확대될 뿐만 아니라, 조립 시 별개로 작업해야 하는 등의 불편함이 문제점으로 대두된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전동식 오일 펌프를 생략하고 기계식 오일 펌프만 이용하여 동일 성능을 구현하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 토크 컨버터 임펠러의 동력이 토크 컨버터 임펠러 허브 측으로만 전달되도록 하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치는 엔진의 출력축과 토크 컨버터가 연결되고, 이러한 토크 컨버터에 의해 회전되어 엔진의 동력을 전달받는 토크 컨버터 임펠러, 상기 토크 컨버터 임펠러와 일체로 회전되는 토크 컨버터 임펠러 허브, 상기 토크 컨버터 임펠러 허브에 의해 구동되고 자동 변속기에 작동유를 공급하기 위한 오일 펌프 및 상기 토크 컨버터 임펠러 허브를 구동하기 위한 모터를 포함하고, 상기 엔진의 아이들 스탑 시에는 상기 모터의 구동력이 상기 토크 컨버터 임펠러 허브와 직결되어서 상기 오일 펌프를 구동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토크 컨버터 임펠러의 회전이 토크 컨버터 임펠러 허브 측으로만 회전되도록 그 사이에 원웨이 클러치가 개재되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치에 의하면, 외부에 설치되는 전동 오일 펌프를 생략할 수 있으므로 원가 및 중량이 절감되는 효과를 갖는다.
또한, 모터 작동 시 엔진으로 동력이 역으로 전달되지 않으므로 엔진에 가해지는 부하를 방지하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 종래기술에 의한 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
이후의 설명 중 일반적으로 적용되는 기술구성 또는 본 실시예에서 밀접한 관련이 없는 도면부호는 생략하도록 한다.
자동차는 동력원으로서 혼합기를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진(10), 상기 엔진(10)으로부터 발생된 구동력을 증폭시키는 토크 컨버터(미도시) 및 최대 감속비와 최소 감속비 사이에서 감속비를 자동적으로 각 단계로 변경 가능한 자동 변속기(60)를 구비한다.
우선, 상기 엔진(10)은 연료의 분사량과 시기를 각각 조절하는 인젝터(미도시)를 구비하고, 상기 엔진(10)이 점화식인 경우에는 점화 플러그(미도시)를 구비한다. 상기 인젝터와 상기 점화 플러그는 각각 엔진 제어기(ECU; 미도시)의 제어에 따라 동작한다.
그리고, 상기 엔진(10)은 크랭크 축(미도시)을 통해 상기 토크 컨버터의 입력축(미도시)을 연동시키고 상기 토크 컨버터의 출력축(미도시)은 상기 자동 변속기(60)의 입력축을 연동시키며, 상기 자동 변속기의 출력축은 추진축을 연동시켜 차동장치(70)를 거친 다음 차축을 통해 차륜(80)을 구동시키게 된다.
또한, 상기 엔진(10)의 크랭크 축은 동력조향 장치용 오일 펌프(미도시), 에어컨용 압축기(미도시) 및 워터 펌프(미도시) 등의 보기류와 벨트(미도시)를 매개로 연결되어 이들에 동력을 전달하고, 상기 보기류에는 상기 엔진(10)의 공회전 정지시 동력 전달을 위해 배터리에 충전된 전원을 매개로 구동력을 발생시키는 통합형 시동 발전기(ＩＳＧ; integrated starter generator; 40)가 연결된다.
이때, 상기 통합형 시동 발전기(40)는 상기 엔진(10)의 열간 시동시 기동력을 제공하고, 상기 엔진(10)의 공회전 정지시 상기 엔진(10)을 대신하여 상기 보기류에 구동력을 제공하게 된다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치는 엔진(10)의 출력축(미도시)이 토크 컨버터(미도시)의 입력축(미도시)과 연결되어 토크 컨버터로 그 동력을 전달한다.
상기 토크 컨버터와 일체로 회전되는 토크 컨버터 임펠러(20)가 구비된다. 이러한 토크 컨버터 임펠러(20)는 후술하는 토크 컨버터 임펠러 허브(21)와 함께 회전하게 된다.
여기서, 상기 토크 컨버터 임펠러 허브(21)는 상기 엔진(10)과 선택적으로 연결 또는 해제되도록 그 사이에 엔진 클러치(50)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 하이브리드 차량은 모터(30)의 구동 출력이 약 50kW인 하드(Hard)타입 하이브리드 구조와, 엔진의 출력을 보조하는 모터를 변속기(A/T, Auto Transmission)와 토크컨버터(T/CON, Torque Convertor) 사이에 삽입함과 동시에 모터와 엔진과의 연결을 결합/차단할 수 있도록 엔진 클러치(50)를 삽입해 모터의 구동 출력이 약 13kW로 상대적으로 작은 소프트(Soft) 타입 하이브리드 구조로 대별된다.
그리고, 상기 토크 컨버터 임펠러(20)와 상기 토크 컨버터 임펠러 허브(21) 사이에는 원웨이 클러치(22)가 배치될 수 있다. 이러한 원웨이 클러치(22)는 상기 토크 컨버터 임펠러(20)의 회전력이 상기 토크 컨버터 임펠러 허브(21) 측으로만 회전 가능하도록 함으로써 후술하는 모터(30)의 회전력이 엔진(10)측으로 전달되지 않도록 하여 엔진(10)에 가해지는 부하를 방지하게 된다.
즉, 상기 차량의 소정 속도 이상의 주행 시에는 엔진(10)의 동력이 상기 토크 컨버터 임펠러 허브(21)로 전달될 수 있도록 상호 결합됨과 동시에 상기 모터(30)는 상기 토크 컨버터 임펠러 허브(21)에 의해 공회전을 하게 되고, 상기 엔진(10)이 작동되지 않는 상태에서 모터(30)의 동력을 이용하여 차량이 구동될 경우, 상기 엔진 클러치(50)에 의하여 엔진(10)과 자동 변속기(60)의 연결이 차단된다.
여기서, 상기 모터(30)는 상기 토크 컨버터 임펠러 허브(21)와 직결되도록 배치한다. 따라서, 상기 엔진(10) 정지 시에는 모터(30)의 회전력에 의하여 후술하는 오일 펌프(61)가 구동된다. 다시 말하면, 상기 오일 펌프(61)는 하이브리드 자동차의 초기 구동시 EV모드로 운행될 때나 엔진의 공회전인 아이들 스탑(Idle stop) 시에 작동되도록 제어되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치에 의하면 종래와 같이 변속기 외부에 설치되는 전동 오일 펌프를 생략할 수 있고, 상기 오일 펌프(61) 단일품만 적용하더라도 엔진의 정지 시 또는 주행 시 선택적으로 모터(30)의 회전력을 이용하여 오일 펌프(61)를 구동하므로 오일 펌프의 부품수를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 원가 절감 및 차체의 중량이 감소되는 효과를 갖는다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 엔진
20: 토크 컨버터 임펠러
21: 토크 컨버터 임펠러 허브
22: 원웨이 클러치
30: 모터
40: 통합형 시동 발전기
50: 엔진 클러치
60: 자동 변속기
61: 오일 펌프
62: 밸브 바디
63: 클러치 박스
70: 차동 장치
80: 차륜

Claims (3)

  1. 엔진의 출력축과 토크 컨버터가 연결되고, 이러한 토크 컨버터에 의해 회전되어 엔진의 동력을 전달받는 토크 컨버터 임펠러;
    상기 토크 컨버터 임펠러와 일체로 회전되는 토크 컨버터 임펠러 허브;
    상기 토크 컨버터 임펠러 허브에 의해 구동되고 자동 변속기에 작동유를 공급하기 위한 오일 펌프; 및
    상기 토크 컨버터 임펠러 허브를 구동하기 위한 모터를 포함하고,
    상기 엔진의 아이들 스탑 시에는 상기 모터의 구동력이 상기 토크 컨버터 임펠러 허브와 직결되어서 상기 오일 펌프를 구동시키는 것을 특징으로 하는 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토크 컨버터 임펠러의 회전이 토크 컨버터 임펠러 허브 측으로만 회전되도록 그 사이에 원웨이 클러치가 개재되는 것을 특징으로 하는 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 장치.
  3. 아이들 스탑(idle－stop) 기능을 구비하는 차량에 적용되는 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 방법에 있어서,
    상기 차량의 엔진이 주행(Go) 상태일 경우, 엔진과 토크 컨버터 임펠러가 함께 회전하고, 이러한 토크 컨버터 임펠러는 원웨이 클러치를 통하여 토크 컨버터 임펠러 허브를 회전시킴으로써 토크 컨버터 임펠러 허브에 의해 모터가 공회전됨과 동시에 오일 펌프를 구동하는 단계; 및
    상기 차량의 엔진이 아이들 스탑 상태일 경우, 모터의 구동력이 토크 컨버터 임펠러 허브를 통하여 오일 펌프를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ＩＳＧ 차량의 오일 펌프 구동 제어 방법.
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