KR101283042B1 - 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치는 직류 전원이 저장된 배터리와, 상기 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터로부터 교류 전원을 받아 구동력을 발생시키는 모터를 포함하는 전력 전자 부품; 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키며, 상기 모터와 선택적으로 연결되는 엔진; 상기 모터와 엔진을 선택적으로 연결시키는 엔진 클러치; 상기 모터에 연결되어 모터 또는 엔진의 구동력을 전달 받는 변속기; 그리고 상기 전력 전자 부품, 엔진, 그리고 엔진 클러치의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 시스템 레디(system ready)가 표시되고 차량이 정지한 상태에서, 변속기가 고장난 것으로 판단된 경우 상기 시스템 레디 표시를 끌 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치{SYSTEM FOR DETERMINING DISABLEMENT OF DRIVING OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치에 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 차량이 주목받고 있다.
하이브리드 차량은 엔진, 변속기, 모터, 인버터, 그리고 배터리를 포함하며, 상기 엔진, 변속기, 모터, 인버터, 그리고 배터리는 제어부에 의하여 제어되어 목표 구동력을 생성하도록 되어 있다.
가솔린 또는 디젤 차량의 경우, 엔진의 완폭(complete explosion)에 의하여 엔진이 시동이 되었는지를 운전자가 알 수 있다. 그러나, 하이브리드 차량은 모터에 의하여만 구동할 수도 있기 때문에, 시동이 된 후에도 엔진이 가동되지 않을 수 있다. 따라서, 하이브리드 차량은 현재 차량이 주행 가능한 상태임을 운전자에게 알려 주어야 한다. 통상적으로, 하이브리드 차량에서는 클러스터에 장착된 시스템 레디 표시등(system ready lamp)을 켬으로써 차량이 주행 가능한 상태임을 표시한다.
한편, 본 명세서에서 '시스템 레디'는 차량이 주행 가능한 상태를 의미한다.
그런데, 시스템 레디 표시등이 켜진 이후 정상 주행 중에 차량의 주행이 불가능한 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 변속기가 고장 나면 차량의 주행이 불가능하다. 이 경우, 운전자에게 차량 주행이 불가능한 상태임을 알려 주어야 한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 차량 주행이 불가능한 상태임을 운전자에게 알려 주어 운전자가 그 상태를 대비할 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치는 직류 전원이 저장된 배터리와, 상기 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터로부터 교류 전원을 받아 구동력을 발생시키는 모터를 포함하는 전력 전자 부품; 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키며, 상기 모터와 선택적으로 연결되는 엔진; 상기 모터와 엔진을 선택적으로 연결시키는 엔진 클러치; 상기 모터에 연결되어 모터 또는 엔진의 구동력을 전달 받는 변속기; 그리고 상기 전력 전자 부품, 엔진, 그리고 엔진 클러치의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 시스템 레디(system ready)가 표시되고 차량이 정지한 상태에서, 변속기가 고장난 것으로 판단된 경우 상기 시스템 레디 표시를 끌 수 있다.
상기 제어부는 상기 변속기가 고장 나지 않은 경우에는, 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 정지한 상태이면 상기 시스템 레디 표시를 끌 수 있다.
상기 제어부는 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 가동중인 경우에는, 엔진 클러치가 고장난 상태이면 상기 시스템 레디 표시를 끌 수 있다.
상기 제어부는 상기 변속기가 고장 나지 않고 전력 전자 부품이 고장 나지 않은 경우에는 시스템 레디 표시를 유지할 수 있다.
상기 제어부는 상기 변속기가 고장 나지 않고, 상기 전력 전자 부품이 고장났으며, 상기 엔진이 가동중이고, 상기 엔진 클러치가 고장 나지 않았으면, 시스템 레디 표시를 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치는 직류 전원이 저장된 배터리와, 상기 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터로부터 교류 전원을 받아 구동력을 발생시키는 모터를 포함하는 전력 전자 부품; 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키며, 상기 모터와 선택적으로 연결되는 엔진; 상기 모터와 엔진을 선택적으로 연결시키는 엔진 클러치; 상기 모터에 연결되어 모터 또는 엔진의 구동력을 전달 받는 변속기; 상기 변속기로부터 모터 또는 엔진의 구동력을 전달 받아 휠을 구동하는 디퍼런샬; 그리고 상기 전력 전자 부품, 엔진, 그리고 엔진 클러치의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 시스템 레디가 표시되고 차량이 정지한 상태에서 모터 또는 엔진의 구동력이 정상적으로 상기 디퍼런샬에 전달되지 않는 경우 상기 시스템 레디 표시를 끌 수 있다.
모터 또는 엔진의 구동력이 상기 디퍼런샬에 전달되지 않는 경우는 상기 변속기가 고장나거나, 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 정지하였거나, 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 가동중이며 엔진 클러치가 고장난 경우를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 주행 불가 상태를 운전자에게 알려 주어 운전자가 대비할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진(10), 전력 전자 부품(40, 50, 60), 복합 기동 발전기(Integrated Starter and Generator; ISG)(20), 엔진 클러치(30), 변속기(70), 그리고 디퍼런샬(80)을 포함한다.
엔진(10)은 연료의 연소에 의해 구동력을 생성하는 것으로, 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 엘피지(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 엔진, 메탄올 엔진, 또는 수소 엔진 등이 사용될 수 있다.
전력 전자 부품(40, 50, 60)은 모터(40), 인버터(50), 그리고 배터리(60)를 포함한다.
모터(40)는 배터리(60)로부터 전원을 입력 받아 구동력을 생성한다. 상기 모터(40)는 엔진 클러치(30)를 통하여 상기 엔진(10)과 선택적으로 연결되어 엔진(10)에서 발생된 구동력을 전달받는다. 또한, 상기 모터(40)는 변속기(70)와 연결되어 엔진(10)의 구동력 및/또는 모터(40)의 구동력을 변속기(70)에 전달한다.
인버터(50)는 배터리(60)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 모터(40)에 상기 교류 전원을 가한다. 또한, 어떤 경우에는 모터(40) 또는 ISG(20)의 회전에 의하여 발생된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 배터리(60)에 가한다. 이에 의하여, 상기 배터리(60)는 충전된다.
배터리(60)는 직류 전원이 저장되어 있으며, 인버터(50)에 상기 직류 전원을 공급하거나 인버터(50)로부터 직류 전원을 공급 받는다.
ISG(20)는 엔진(10)에 연결되어 있으며, 하이브리드 차량을 시동시키거나 낮은 엔진 회전수에서 구동시킨다.
엔진 클러치(30)는 엔진(10)과 모터(40) 사이에 배치되어 있으며, 상기 엔진(10)을 모터(40)에 선택적으로 연결시킨다. 즉, 엔진 클러치(30)가 작동되면 엔진(10)이 모터(40)에 연결되어 엔진(10)의 구동력이 모터(40)에 전달된다. 이와는 달리, 엔진 클러치(30)가 작동하지 않으면 엔진(10)이 모터(40)에 연결되지 않는다.
변속기(70)는 모터(40)에 연결되어 있으며, 엔진(10)의 구동력 및/또는 모터(40)의 구동력을 전달 받는다. 상기 변속기(70)는 엔진(10) 및/또는 모터(40)로부터 받은 구동력의 크기를 변화시킨다(동기된 기어비에 따라 회전 속도를 변화시킴으로써).
디퍼런샬(80)은 변속기(70)로부터 전달 받은 구동력을 휠(90)에 전달하여 하이브리드 차량이 주행하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치는 검출부(100), ECU(Engine Control Unit)(110), TCU(Transmission Control Unit)(120), HCU(Hybrid Control Unit)(130), BMS(Battery Management System)(140), PCU(Power Control Unit)(150)을 포함한다.
검출부(110)는 가속페달의 변위, 브레이크 페달의 변위, 차속, 엔진 속도, 배터리(60)의 SOC(State of Charge), 현재 동기된 변속단 등의 정보를 검출하여 그에 대한 정보를 HCU(130)에 제공한다.
ECU(110)는 네트워크로 연결되는 HCU(130)와 연동하여 엔진(10)의 제반적인 동작을 제어한다.
TCU(120)는 네트워크로 연결되는 HCU(130)의 제어에 따라 변속기(70)에 구비되는 액추에이터를 제어하여 목표 변속단으로의 변속을 제어하고, 엔진 클러치(30)에 공급되는 유체의 압력을 제어하여 엔진 클러치(30)의 결합 및 해제를 실행하여 엔진(10)의 구동력 전달을 단속한다.
HCU(130)는 최상위 제어기로, 네트워크로 연결되는 하위 제어기들을 통합 제어하여 하이브리드 차량의 전반적인 거동을 제어한다.
BMS(140)는 배터리(60)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 검출하여 배터리(60)의 충전상태를 관리하며, 배터리(60)의 충전 전류량 또는 방전 전류량을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충전되지 않도록 한다.
PCU(150)는 MCU(Motor Control Unit)와 복수개의 전력 스위칭소자로 구성되는 인버터(50) 및 보호회로를 포함하며, 상기 HCU(104)에서 인가되는 제어신호에 따라 배터리(60)에서 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 모터(40)의 구동을 제어한다.
또한, 상기 PCU(150)는 모터(40)에서 발전되는 전원을 이용하여 배터리(60)를 충전시킨다.
상기 PCU(150)에 포함되는 전력 스위칭소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터, 릴레이 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 명세서에서는 상기 ECU(110), TCU(120), HCU(130), BMS(140), 그리고PCU(150)를 모두 제어부로 통칭한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 방법의 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 방법이 시작되면, 제어부는 시스템 레디 상태인지를 판단한다(S200). 앞에서 언급한 바와 같이, 시스템 레디 상태는 하이브리드 차량이 주행 가능한 상태, 즉 시동이 성공적으로 이루어졌고, 변속기(70), 엔진 클러치(30), 그리고 전력 전자 부품(40, 50, 60)이 고장 나지 않은 상태를 의미한다.
상기 S200 단계에서 시스템 레디 상태가 아니면, 제어부는 시스템 레디 표시등을 끄거나 꺼진 상태를 유지하도록 한다.
상기 S200 단계에서 시스템 레디 상태이면, 제어부는 시스템 레디 표시등을 켠다(S210). 이 상태에서는 운전자가 하이브리드 차량을 자유로히 운행할 수 있다.
운전자가 하이브리드 차량을 운행하고 있는 상태에서, 제어부는 차량이 정지하였는지를 판단한다(S220).
상기 S220 단계에서 차량이 정지하지 않았다면, 제어부는 시작 단계로 돌아간다.
상기 S220 단계에서 차량이 정지하였다면, 제어부는 변속기(70)가 고장났는지 판단한다(S230). 변속기(70)가 고장난 경우에는 변속 레버가 고장 난 경우 또는 검출부(100)가 검출한 변속단의 기어비와 변속기(70) 입력 및 출력으로부터 계산된 기어비가 차이가 나는 경우가 있을 수 있다.
상기 S230 단계에서 변속기(70)가 고장 났으면, 모터(40) 또는 엔진(10)의 구동력이 디퍼런샬(80)로 정상적으로 전달되지 않으므로 제어부는 시스템 레디 표시등을 끄고(S270), 시작 단계로 돌아간다.
상기 S230 단계에서 변속기(70)가 고장 나지 않았으면, 제어부는 전력 전자 부품(40, 50, 60)이 고장났는지 판단한다(S240). 전력 전자 부품(40, 50, 60)이 고장난 경우에는 배터리 셀의 과전압, 배터리 셀의 저전압, 배터리의 과온, 절연 파괴(절연 저항이 설정된 저항보다 낮은 경우), 릴레이 모듈 고장, 모터 케이블의 단락 또는 단선, IGBT의 단락 또는 단선, 파워 모듈의 고장, 전류 센서의 고장, 모터 위치 센서의 고장, 레졸버 신호의 이상, 인버터 과온, 모터 과온, 또는 모터 과전류 등이 있을 수 있다.
상기 S240 단계에서 전력 전자 부품(40, 50, 60)이 고장나지 않았다면, 제어부는 시작 단계로 돌아간다.
상기 S240 단계에서 전력 전자 부품(40, 50, 60)이 고장났다면, 제어부는 엔진(10)이 정지하였는지를 판단한다(S250).
상기 S250 단계에서 엔진(10)이 정지하였으면, 전력 전자 부품(40, 50, 60)의 고장으로 엔진(10)을 시동할 수가 없으므로 제어부는 시스템 레디 표시등을 끄고(S270) 시작 단계로 돌아간다.
상기 S250 단계에서 엔진(10)이 가동중이면, 제어부는 엔진 클러치(30)가 고장났는지 판단한다(S260).
상기 S260 단계에서 엔진 클러치(30)가 고장났으면, 엔진(10)의 구동력이 변속기(70)에 전달되지 않으므로 제어부는 시스템 레디 표시등을 끄고(270) 시작 단계로 돌아간다.
상기 S260 단계에서 엔진 클러치(30)가 고장나지 않았으면, 엔진(10)의 구동력으로 차량이 운행할 수 있으므로 제어부는 시작 단계로 돌아간다.
본 명세서에서는 시스템 레디 표시등을 켜는 것에 의하여 시스템 레디가 표시되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 시스템 레디 상태를 표시할 수 있는 어떤 수단을 사용하더라도 무방하다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (7)

  1. 직류 전원이 저장된 배터리와, 상기 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터로부터 교류 전원을 받아 구동력을 발생시키는 모터를 포함하는 전력 전자 부품;
    연료를 연소시켜 구동력을 발생시키며, 상기 모터와 선택적으로 연결되는 엔진;
    상기 모터와 엔진을 선택적으로 연결시키는 엔진 클러치;
    상기 모터에 연결되어 모터 또는 엔진의 구동력을 전달 받는 변속기; 그리고
    상기 전력 전자 부품, 엔진, 그리고 엔진 클러치의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제어부는 시스템 레디(system ready)가 표시되고 차량이 정지한 상태에서, 변속기가 고장난 것으로 판단된 경우 상기 시스템 레디 표시를 끄고,
    상기 제어부는 상기 변속기가 고장 나지 않은 경우에는, 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 정지한 상태이면 상기 시스템 레디 표시를 끄는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 가동중인 경우에는, 엔진 클러치가 고장난 상태이면 상기 시스템 레디 표시를 끄는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변속기가 고장 나지 않고 전력 전자 부품이 고장 나지 않은 경우에는 시스템 레디 표시를 유지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변속기가 고장 나지 않고, 상기 전력 전자 부품이 고장났으며, 상기 엔진이 가동중이고, 상기 엔진 클러치가 고장 나지 않았으면, 시스템 레디 표시를 유지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치.
  6. 직류 전원이 저장된 배터리와, 상기 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터로부터 교류 전원을 받아 구동력을 발생시키는 모터를 포함하는 전력 전자 부품;
    연료를 연소시켜 구동력을 발생시키며, 상기 모터와 선택적으로 연결되는 엔진;
    상기 모터와 엔진을 선택적으로 연결시키는 엔진 클러치;
    상기 모터에 연결되어 모터 또는 엔진의 구동력을 전달 받는 변속기;
    상기 변속기로부터 모터 또는 엔진의 구동력을 전달 받아 휠을 구동하는 디퍼런샬; 그리고
    상기 전력 전자 부품, 엔진, 그리고 엔진 클러치의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제어부는 시스템 레디가 표시되고 차량이 정지한 상태에서 모터 또는 엔진의 구동력이 정상적으로 상기 디퍼런샬에 전달되지 않는 경우 상기 시스템 레디 표시를 끄고,
    모터 또는 엔진의 구동력이 상기 디퍼런샬에 전달되지 않는 경우는 상기 변속기가 고장나거나, 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 정지하였거나, 상기 전력 전자 부품이 고장 나고 엔진이 가동중이며 엔진 클러치가 고장난 경우를 포함하는 하이브리드 차량의 주행 불가를 판단하는 장치.
  7. 삭제
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