KR101274137B1 - 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차에서 전동식 오일펌프 및 주변 시스템의 고장이 발생되는 경우 모터를 이용하여 임시적으로 유압이 형성시켜 비상 운전이 제공되도록 하는 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법이 개시된다.
본 발명은 전동식 오일펌프 및 그 주변 시스템과 운전상태를 모니터링하여 림프 홈 제어 조건을 만족하는지 판단하는 과정; 림프 홈 제어 조건을 만족하면 림프 홈 제어모드로 진입하여 배터리의 충전상태를 검출하는 과정; 배터리의 충전상태에 따라 EV모드 혹은 HEV모드로 모터를 구동시켜 기계식 오일펌프를 작동시키는 과정; 모터로 구동되는 기계식 오일펌프에서 형성되는 압력으로 3속 이하의 변속단을 결합시켜 정지 후 재출발 및 주행을 유지시키는 과정을 포함한다.

Description

하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법{LIMP HOME CONTROLLING METHOD OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump : EOP) 및 주변 시스템의 고장이 발생되는 경우 모터를 이용하여 임시적으로 유압이 형성시켜 비상 운전이 제공되도록 하는 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법에 관한 것이다.

차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 자동차가 제공되고 있다.

하이브리드 자동차는 좁은 의미로, 연료전지 자동차, 전기자동차와 구별될 수 있으나, 본 명세서에서 하이브리드 자동차의 의미는 순수 전기자동차와 연료전지 자동차를 포괄하는 것으로 하나 이상의 배터리가 구비되고, 배터리에 저장된 에너지가 자동차의 구동력으로 사용되는 자동차를 지칭한다.

하이브리드 자동차는 동력원으로 엔진과 모터가 적용되며, 주행상황에 따라 엔진과 모터의 특성을 발휘되어 연비 향상과 배기가스 절감을 제공한다.

하이브리드 자동차는 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 동력원으로 주행하는 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 추가적인 연비 향상을 도모할 수 있다.

하이브리드 자동차는 운전상황에 따라 엔진의 시동을 자동으로 온시키거나 오프 시키는 HSG(Hybrid Stop and Go)기능이 적용되고 있으며, HSG 기능의 실행으로 주행 중 엔진이 정지하는 경우가 발생한다.

그리고, 모터만의 동력으로 주행하는 전기자동차 모드(EV모드)가 실행되며, 이 상태에서 엔진의 동작이 중지된다.

이와 같이 엔진의 동작이 중지되면 엔진의 동력으로 자동변속기에 오일을 공급하는 기계식 오일펌프의 동작 역시 정지되어 자동변속기 및 습식 엔진클러치에 적절한 유압을 공급하지 못하게 된다.

따라서, 자동변속기에 정상적인 라인압이 형성되지 못하여 유성기어에서 전진 1속을 유지시키는 마찰요소(클러치 및 브레이크)의 결합이 해제된다.

하이브리드 자동차에는 이러한 현상에 대비하여 기계식 오일펌프와 병렬로 전동식 오일펌프를 추가로 장착하고 있으며, 전동식 오일펌프는 엔진과는 별개로 동작될 수 있도록 하고 있다.

전동식 오일펌프는 HSG 기능의 실행으로 엔진이 정지되거나 EV모드가 실행되는 경우에 작동되며, HSG 기능이 실행되는 상태에서는 변속기의 라인압력이 크게 필요하지 않으므로 설정된 로우 듀티로 제어되어 라인압력을 유지시킴으로써, 재 출발에 따른 엔진 시동이 정상적인 라인압력으로 상승되는 걸리는 시간을 단축시켜 차량의 발진 응답성이 제공될 수 있도록 한다.

이후, 엔진의 시동으로 변속기에 장착되는 기계식 오일펌프가 충분한 압력을 발생시킬 수 있는 아이들 회전수 이상에 이르게 되면 전동식 오일펌프의 구동을 중지시킨다.

이러한 전동식 오일펌프의 고장이나 전동식 오일펌프를 구동시키는 오일펌프 제어기, 전동식 오일펌프와 연결되는 전원 및 시그널 케이블의 단락 혹은 단선, 전동식 오일펌프를 작동시키는 릴레이의 개방 고착 등의 고장이 발생되는 경우 전동식 오일펌프의 동작이 정상적으로 실행되지 못하게 된다.

전동식 오일펌프를 구성하는 시스템에 고장이 발생된 상태에서 상습 정체구간의 운행이나 신호등 등에 의해 정차되는 경우 HSG기능의 실행으로 엔진 시동이 오프되어 기계식 오일펌프의 동작이 중지된다.

그러나, 전동식 오일펌프를 구성하는 시스템의 고장으로 인하여 변속기에 라인 압력을 형성시켜 주지 못하는 상태가 된다.

따라서, 정지 후 재출발이 실행되는 경우 전동식 오일펌프에 의한 라인압력이 형성되지 못하여 출발이 이루어지지 못하거나 심각한 출발지연이 발생되는 문제점이 발생된다.

특히, 등판 주행중에 정지 후 출발이 발생되는 경우 전동식 오일펌프의 고장으로 인해 라인압력이 형성되지 못하는 상태이므로, 등판 주행이 이루어지지 못하고 뒤로 밀리는 심각한 위험성을 발생시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 전동식 오일펌프 및 주변 시스템의 고장이 검출되는 경우 모터를 이용하여 임시적으로 라인압력을 형성시켜 3속 이하로 림프 홈 운전이 제공될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적은 변속기내의 마찰요소의 슬립량을 계산하여 과도한 슬립이 판정되는 경우 변속기에 입력되는 토크를 제한하여 해당 마찰요소의 소손이 발생되지 않도록 함으로써, 변속기의 보호가 제공될 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징에 따르면 전동식 오일펌프 및 그 주변 시스템과 운전상태를 모니터링하여 림프 홈 제어 조건을 만족하는지 판단하는 과정; 림프 홈 제어 조건을 만족하면 림프 홈 제어모드로 진입하여 배터리의 충전상태를 검출하는 과정; 배터리의 충전상태에 따라 EV모드 혹은 HEV모드로 모터를 구동시켜 기계식 오일펌프를 작동시키는 과정; 상기 모터로 구동되는 기계식 오일펌프에서 형성되는 압력으로 3속 이하의 변속단을 결합시켜 정지 후 재출발 및 주행을 유지시키는 과정을 포함하되, 상기 림프 홈 제어모드에서 배터리의 충전상태가 설정된 기준 충전상태를 초과하면 EV모드로 모터를 구동시켜 기계식 오일펌프를 동작시키고, 기준 충전상태 미만이면 HEV모드로 모터를 구동시켜 기계식 오일펌프를 동작시킬 수 있는 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법이 제공된다.

상기 림 홈 제어조건은 전동식 오일펌프의 고장, 전동식 오일펌프를 연결하는 전원 케이블의 단락이나 단선, 오일펌프 제어기의 고장, 오일펌프 제어기의 제어신호를 전달하는 케이블의 단락이나 단선, 오일펌프 제어기의 제어신호를 단속하는 릴레이의 개방고착 고장 중 어느 하나 혹은 하나 이상이 검출되고, 주행 변속단에서 발진조건을 만족하는 조건으로 설정될 수 있다.

상기 림프 홈 제어모드에서 변속기내 마찰요소의 슬립량을 계산하여 설정된 기준 슬립량을 초과하는 슬립이면 변속기에 입력되는 토크를 제한하여 마찰요소의 슬립을 제한할 수 있다.

상기 림프 홈 제어모드에서 기계식 오일펌프를 구동시키는 모터의 속도가 설정된 회전수를 초과하면 출력토크 및 차속을 제한할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 자동차에서 전동식 오일펌프의 고장이 발생하는 경우 림프 홈 제어를 통해 안정적인 정지 후 재출발과 정비소까지의 비상운전을 제공할 수 있어 주행 안정성을 개선하고 차량의 상품성을 향상시킬 수 있다.

또한, 전동식 오일펌프의 고장이 발생된 상태에서 정지 후 재출발되는 경우 변속기내 마찰요소의 슬립량을 계산하여 과도한 슬립이면 변속기에 입력되는 토크를 제한하여 마찰요소의 과도한 슬립이 발생되지 않도록 함으로써, 변속기를 안정되게 보호할 수 있다.

또한, 전동식 오일펌프의 고장이 발생되는 경우 림프 홈 제어로 변속단을 3속 이하로 유지하고, 경고램프를 점등시켜 신속한 수리 정비가 이루어질 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어절차를 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 엔진(100)과 HSG(110), 엔진 클러치(130), 모터(200), 변속기(300), 기계식 오일펌프(310), 전동식 오일펌프(400), 하이브리드 제어기(410), 오일펌프 제어기(420), 보조배터리(430), 인버터(440) 및 메인배터리(450)를 포함한다.

엔진(100)는 하이브리드 자동차에서 제1구동원으로 동작되며, 운전모드 및 운전상황에 따라 시동이 온/오프 제어된다.

상기 엔진(100)은 EV모드에서 시동 오프를 되고, HEV모드에서 시동 온되며, HSG기능이 실행에 따라 시동 온, 오프가 제어된다.

HSG(110)는 HSG기능의 실행에 따라 엔진(100)의 시동 온, 오프를 실행시키며, 엔진(100)이 시동 온을 유지하는 상태에서 잉여 출력이 발생되는 경우 발전기로 동작되어 잉여 출력을 회생 에너지로 회수하여 전압을 발전하며, 발전된 전압을 인버터(440)를 통해 메인 배터리(450)에 충전한다.

엔진 클러치(130)는 엔진(100)과 모터(200)의 사이에 장착되어 엔진(100)과 모터(200)의 동력전달을 단속하며, 통상적으로 습식 클러치로 적용되어 기계식 오일펌프(310) 혹은 전동식 오일펌프(400)에서 공급되는 유압에 의한 동작된다.

모터(200)는 하이브리드 자동차에서 제2구동원으로 동작되며, 인버터(440)에서 공급되는 3상 교류전류에 의해 구동되어 출력토크를 변속기(300)에 전달하고, 감속시 발전기로 동작되어 회생 에너지를 회수하여 전압을 발전하며, 발전된 전압을 인버터(400)를 통해 메인 배터리(450)에 충전한다.

변속기(300)는 자동변속기 혹은 무단변속기로 적용될 수 있으며, 운전요구 토크와 운전상황에 따라 변속비가 조정되며, 운전모드에 따라 엔진클러치(130)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 조정된 변속비로 출력하여 구동륜에 전달시켜 주행될 수 있도록 한다.

기계식 오일펌프(310)는 변속기(300)에 장착되며, 모터(200)의 출력축과 직결되어 전동식 오일펌프(400) 혹은 주변 시스템의 고장이 검출되는 경우 엔진(100)의 시동이 오프된 상태에서 모터(200)의 구동에 의해 변속기(300)에 유압을 형성시키고, HEV모드에서 엔진 클러치(130)를 통해 전달되는 엔진(100)의 동력으로 작동되어 변속기(300)에 유압을 형성시킨다.

전동식 오일펌프(400)는 HSG기능의 실행으로 엔진(100)의 시동이 오프된 상태나 EV모드로 주행되는 상태에서 작동되어 변속기(300) 및 엔진 클러치(130)에 유압을 형성시킨다.

하이브리드 제어기(410)는 최상위 제어기로 하이브리드 자동차의 운행에 따른 제반적인 동작을 제어하며, 전동식 오일펌프(400)의 고장이 검출되면 림프 홈 제어로 진입한 다음 모터(200)의 구동으로 기계식 오일펌프(310)를 동작시켜 최소 압력(대략 10BAR)을 형성시킨다.

따라서, 정지 후 재출발에서 안정된 출발성을 제공하며, 3속 이하의 변속단을 유지하여 정비소까지의 비상운전을 제공한다.

또한, 상기 하이브리드 제어기(410)는 전동식 오일펌프(400)의 고장이 발생된 상태에서 정지 후 재출발되는 경우 변속기(300)내 마찰요소의 슬립량을 계산하여 과도한 슬립이면 변속기(300)에 입력되는 토크를 제한하여 마찰요소의 과도한 슬립이 발생되지 않도록 함으로써 마찰요소가 소손되는 것을 방지한다.

또한, 상기 하이브리드 제어기(410)는 기계식 오일펌프(310)를 구동시키는 모터(200)의 속도를 검출하여 설정된 회전수를 초과하는 경우 토크 제한한다.

상기 하이브리드 제어기(410)는 전동식 오일펌프(400)의 고장, 전동식 오일펌프(400)를 연결하는 전원 케이블의 단락이나 단선 발생, 오일펌프 제어기(420)의 고장, 오일펌프 제어기(420)의 제어신호를 전달하는 케이블의 단락이나 단선 발생, 오일펌프 제어기(420)의 제어신호(PWM신호)를 단속하는 릴레이의 개방고착 고장 중 어느 하나 혹은 하나 이상이 검출되고, 시프트 레버로 주행 변속단(D 혹은 R 레인지)을 선택한 상태에서 가속페달의 변위가 발진조건(5%이상)를 만족하면 림프 홈 제어로 진입한다.

오일펌프 제어기(420)는 하이브리드 제어기(410)의 제어에 따라 전동식 오일펌프(400)를 동작시켜 변속기(300)에 라인압력을 형성시켜 준다.

보조 배터리(430)는 하이브리드 자동차에서 전장부하를 담당하며, 각 제어기의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

인버터(440)는 하이브리드 제어기(410)에서 인가되는 제어신호에 따라 메인 배터리(450)에서 공급되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 모터(200)의 구동토크 및 구동 속도를 조정한다.

상기 인버터(440)는 모터(200)가 발전기로 동작되는 경우 회생 에너지로 회수되는 전압을 메인 배터리(450)에 공급하여 충전시킨다.

메인 배터리(450)는 HEV모드에서 엔진(100)의 출력을 보조하기 위하여 모터(200)에 전원을 공급하고, 모터(200)의 발전 전압을 충전한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명 따른 하이브리드 자동차에서 통상적인 동작은 일반 하이브리드 자동차와 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명은 하이브리드 자동차에 적용되는 전동식 오일펌프 혹은 주변 시스템의 고장이 발생한 경우 림프 홈 제어를 실행하는 발명이므로, 이에 대한 동작에 대해서만 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어절차를 도시한 흐름도이다.

본 발명이 적용되는 하이브리드 자동차에서 하이브리드 제어기(410)는 전동식 오일펌프(EOP : 400)와 오일펌프 제어기(OPU : 420)를 상태를 모니터링하고(S101), 가속페달의 변위와 인히비터 스위치로 검출되는 시프트 레버로 위치 등을 포함하는 운전상태를 모니터링하여(S102) 전동식 오일펌프(400) 혹은 그 주변시스템의 고장 발생으로 인한 림프 홈 제어 진입조건을 만족하는지 판단한다(S103).

상기 림프 홈 제어 진입조건은 전동식 오일펌프(400)의 고장, 전동식 오일펌프(400)를 연결하는 전원 케이블의 단락이나 단선 발생, 오일펌프 제어기(420)의 고장, 오일펌프 제어기(420)의 제어신호를 전달하는 케이블의 단락이나 단선 발생, 오일펌프 제어기(420)의 제어신호(PWM신호)를 단속하는 릴레이의 개방고착 고장 중 어느 하나 혹은 하나 이상이 검출되고, 시프트 레버로 주행 변속단(D 혹은 R 레인지)을 선택한 상태에서 가속페달의 변위가 발진조건(5%이상)를 만족하는 조건으로 설정된다.

상기 S103의 판단에서 하이브리드 제어기(410)는 전동식 오일펌프(400) 혹은 그 주변 시스템의 고장 발생으로 인한 림프 홈 제어 진입조건을 만족하면 하이브리드 제어기(410)는 림프 홈 모드로 진입한다(S104).

그리고, 정지상태에서 재출발이 요구되는 상태이므로, 메인 배터리(450)의 충전상태(State Of Charge : SOC)를 검출하여 설정된 기준 충전상태(예를 들어 SOC > 40%)를 초과하고 있는지를 판단한다(S106).

상기 S106의 판단에서 하이브리드 제어기(410)는 메인 배터리(450)의 충전상태가 설정된 기준 충전상태를 초과하면 인버터(440)의 상변환을 통해 EV모드로 모터(200)를 구동시켜 변속기(300)에 장착되는 기계식 오일펌프(MOP : 310)를 동작시켜 변속기(300)에 라인압력이 형성될 수 있는 최소의 압력을 형성시킨다(S107)(S109).

또한, 상기 S106의 판단에서 하이브리드 제어기(410)는 메인 배터리(450)의 충전상태가 기준 충전상태 미만이면 인버터(440)의 상변환을 통해 HEV모드로 모터(200)를 구동시켜 변속기(300)에 장착되는 기계식 오일펌프(310)를 동작시켜 변속기(300)에 라인압력이 형성될 수 있는 최소의 압력을 형성시킨다(S108)(S109).

상기와 같이 모터(200)의 구동으로 기계식 오일펌프(310)가 작동되어 변속기(300)에 라인압력이 형성될 수 있는 최소의 압력이 형성되면 하이브리드 제어기(410)는 변속기(300)를 3속 이하의 변속단으로 결합하여 림프 홈 모드의 주행을 제공함으로써, 재출발에서 안정된 발진감을 제공하고, 수리 교환을 위한 정비소로의 안정된 운행을 제공한다(S110).

상기와 같이 림프 홈 모드의 주행이 실행되는 과정에서 하이브리드 제어기(410)는 변속기(300)의 마찰요소, 예를 들어 언더 브레이크의 슬립량을 계산하여(S111), 슬립량이 설정된 기준 슬립량을 초과하는지 판단한다(S112).

상기 S112의 판단에서 마찰요소의 슬립량이 설정된 기준 슬립량을 초과하지 않으면 모터(200)의 속도를 검출하여(S113) 설정된 제한속도을 초과하였는지 판단한다(S114).

상기 S114의 판단에서 모터(200)의 속도가 제한속도를 초과하지 않으면 상기 S105의 과정으로 리턴되어 전술한 동작을 반복하고, 모터(200)의 속도가 제한속도를 초과하였으면 출력토크 및 차속을 제한하여 모터(200)를 보호한다(S115).

이후, 전동식 오일펌프(400)의 고장을 통지하는 경고램프를 점등시켜 신속한 수리 교환이 이루어질 수 있도록 유도한다(S116).

상기 S112의 판단에서 마찰요소의 슬립량이 설정된 기준 슬립량을 초과하면 변속기(300)에 입력되는 토크를 '0'으로 제어하여 해당 마찰요소의 슬립이 발생되지 않도록 함으로서, 변속기(300)의 소손을 방지한다(S117).

이후, 출력토크 및 차속을 제한하여 모터(200)를 보호하고(S115) 전동식 오일펌프(400)의 고장을 통지하는 경고램프를 점등시켜 신속한 수리 교환이 이루어질 수 있도록 유도한다(S116).

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100 : 엔진 200 : 모터
300 : 변속기 310 : 기계식오일펌프
400 : 전동식 오일펌프 410 : 하이브리드 제어기
420 : 오일펌프 제어기 440 : 인버터

Claims (5)

1. 전동식 오일펌프 및 그 주변 시스템과 운전상태를 모니터링하여 림프 홈 제어 조건을 만족하는지 판단하는 과정;
   림프 홈 제어 조건을 만족하면 림프 홈 제어모드로 진입하여 배터리의 충전상태를 검출하는 과정;
   배터리의 충전상태에 따라 EV모드 혹은 HEV모드로 모터를 구동시켜 기계식 오일펌프를 작동시키는 과정;
   상기 모터로 구동되는 기계식 오일펌프에서 형성되는 압력으로 3속 이하의 변속단을 결합시켜 정지 후 재출발 및 주행을 유지시키는 과정;을 포함하되,
   상기 림프 홈 제어모드에서 배터리의 충전상태가 설정된 기준 충전상태를 초과하면 EV모드로 모터를 구동시켜 기계식 오일펌프를 동작시키고, 기준 충전상태 미만이면 HEV모드로 모터를 구동시켜 기계식 오일펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 림 홈 제어조건은 전동식 오일펌프의 고장, 전동식 오일펌프를 연결하는 전원 케이블의 단락이나 단선, 오일펌프 제어기의 고장, 오일펌프 제어기의 제어신호를 전달하는 케이블의 단락이나 단선, 오일펌프 제어기의 제어신호를 단속하는 릴레이의 개방고착 고장 중 어느 하나 혹은 하나 이상이 검출되고, 주행 변속단에서 발진조건을 만족하는 조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 림프 홈 제어모드에서 변속기내 마찰요소의 슬립량을 계산하여 설정된 기준 슬립량을 초과하는 슬립이면 변속기에 입력되는 토크를 제한하여 마찰요소의 슬립을 제한하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 림프 홈 제어모드에서 기계식 오일펌프를 구동시키는 모터의 속도가 설정된 회전수를 초과하면 출력토크 및 차속을 제한하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법.

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