KR101339205B1 - 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법 및 시스템 - Google Patents

하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류를 진단하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 실시예는, 하이브리드 차량의 전기식 오일 펌프의 동작을 제어하는 오일 펌프 제어 유닛(OPU; Oil Pump Control Unit)의 과전류 진단 방법으로서, 상기 오일 펌프 제어 유닛(OPU)의 전류가 설정된 과전류를 넘었는지 판단하는 단계; 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘었으면, 설정 카운트 시간을 카운트한 후 설정 턴오프(turn off) 시간 동안 상기 OPU의 내부 파워소자의 구동을 중지시키는 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 단계; 상기 진단 과정을 설정 횟수 반복한 후에 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘으면 고장 진단 판정을 하고, 그렇지 않으면 정상 진단 판정을 하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법 및 시스템 {Method and system for diagnosing over current of oil pump control unit of hybrid electric vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류를 진단하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관 엔진(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관 엔진의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.
상기 하이브리드 차량은 일례로 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(10)과; 모터(20); 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력을 단속하는 엔진클러치(30); 자동 변속기(40); 고전압 배터리(60); 상기 고전압 배터리(60)의 전원을 변환하기 위한 인버터(65); 상기 엔진(10)를 시동하거나 상기 엔진(10)의 회전력에 의해 발전을 하는 시동 발전기(70);를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 하이브리드 차량은, 자동 변속기(40)에 유압을 공급하기 위한 전기식 오일 펌프(EOP; Electric Oil Pump)(41); 기계식 오일 펌프(MOP; Mechanical Oil Pump)(42); 오일 펌프 제어 유닛(OPU; Oil Pump Control Unit)(43); 보조 배터리(44); 및 변속기(40)의 동작을 제어하는 변속기 제어기(TCU; Transmission Control Unit)(140);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 차량은, 도시하지 않았지만, 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU; hybrid control unit); 엔진(10)의 동작을 제어하는 엔진 제어기(ECU; engine control unit); 모터(20)의 동작을 제어하는 모터 제어기(MCU; motor control unit); 및 고전압 배터리(60) 및 인버터(65)를 제어하는 배터리 제어기(BCU; battery control unit);를 포함할 수 있다.
상기 배터리 제어기(BCU)는 배터리 관리 시스템(BMS; battery management system)으로 호칭될 수 있다. 상기 시동 발전기(70)는 ISG(integrated starter & generator) 또는 HSG(hybrid starter & generator)라 호칭되기도 한다.
상기와 같은 하이브리드 차량은 모터(20)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 모터(20)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 모터(20)의 발전을 통해 회수하여 고전압 배터리(60)에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode)(RB 모드); 등의 주행모드로 운행할 수 있다.
이러한 하이브리드 차량에서 변속기 등에 유압을 공급하는 경로는 도 2에 도시한 바와 같다.
도 2를 참조하면, 예를 들어 자동 변속기 오일(ATF; Auto Transmission Fluid)(46)은 기계식 오일 펌프(42)와 전기식 오일 펌프(41)에 의해 밸브 바디(Valve Body)(47)에 공급된다. 이때, 상기 기계적 오일 펌프(42)는 엔진(10)의 동력에 의해 구동되고; 상기 전기식 오일 펌프(41)는 오일 펌프 제어 유닛(43)에 의해 구동 제어된다. 상기 오일 펌프 제어 유닛(43)은 변속기 제어기(140)에 의해 제어된다.
그런데, 상기와 같은 하이브리드 차량은, 예를 들어 극저온 상황에서 초기 기동될 때, 예열이 안된 상태의 전기식 오일 펌프(41)에 과전류가 흐를 수 있고, 이로 인해 오일 펌프 제어 유닛(43)의 내부 파워 소자(예; FET)가 손상될 수 있다.
따라서, 과전류로 인한 오일 펌프 제어 유닛의 내부 파워 소자의 손상을 방지하기 위해 과전류 진단을 수행한다.
종래기술의 실시예에 따른 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 과전류 진입시 설정 시간(예; 1초)를 카운팅한 후, 과전류가 지속되면 과전류 고장으로 진단한다.
그런데, 종래기술의 실시예에 따르면, 과전류 고장 진단이 빈번하게 이루어지고, 이에 따라 고장주행모드(예; 림폼(limp home)) 주행도 자주 이루어질 수 있어 운전성 및 연비에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단시 설정횟수의 리셋 카운트 방식에 의한 고장 진단 둔감화를 통해 상기 오일 펌프 제어 유닛의 내부 파워 소자(예; FET)의 온도가 올라가지 않도록 하면서 과전류 진단을 할 수 있는 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법은, 하이브리드 차량의 전기식 오일 펌프의 동작을 제어하는 오일 펌프 제어 유닛(OPU; Oil Pump Control Unit)의 과전류 진단 방법으로서, 상기 오일 펌프 제어 유닛(OPU)의 전류가 설정된 과전류를 넘었는지 판단하는 단계; 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘었으면, 설정 카운트 시간을 카운트한 후 설정 턴오프(turn off) 시간 동안 상기 OPU의 내부 파워소자의 구동을 중지시키는 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 단계; 상기 진단 과정을 설정 횟수 반복한 후에 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘으면 고장 진단 판정을 하고, 그렇지 않으면 정상 진단 판정을 하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 OPU의 내부 파워소자는 FET(Field Effect Transistor)일 수 있다.
상기 설정 카운트 시간과 상기 설정 턴오프 시간은 상기 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 동안 상기 FET의 온도가 추가로 상승하지 않도록 설정될 수 있다.
상기 설정 카운트시간은 상기 설정 턴오프 시간 보다 길게 설정할 수 있다.
그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 시스템은, 하이브리드 차량의 전기식 오일 펌프의 동작을 제어하는 오일 펌프 제어 유닛(OPU; Oil Pump Control Unit)의 과전류 진단 시스템으로서, 엔진과 모터의 동력 연결을 단속하는 엔진클러치; 변속기의 동작을 제어하는 변속기 제어기; 상기 변속기에 기계식으로 유압을 공급하는 기계식 유압 펌프; 상기 변속기에 전기식으로 유압을 공급하는 전기식 유압 펌프; 상기 OPU의 전류가 과전류인지 여부를 진단하는 과전류 진단 유닛;을 포함하되, 상기 과전류 진단 유닛은, 상기 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법을 수행하기 위한 설정된 프로그램에 의해 동작할 수 있다.
상기 과전류 진단 유닛은, 상기 OPU의 전류가 설정된 과전류를 넘었는지 판단하는 과전류 진입 판단부; 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘었으면, 설정 카운트 시간을 카운트한 후 설정 턴오프(turn off) 시간 동안 상기 OPU의 내부 파워소자의 구동을 중지시키는 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 리셋 카운트 수행부; 상기 진단 과정을 설정 횟수 반복한 후에 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘으면 고장 진단 판정을 하고, 그렇지 않으면 정상 진단 판정하는 고장진단 여부 판정부;를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단시 설정횟수의 리셋 카운트 방식에 의한 고장 진단 둔감화를 통해 상기 오일 펌프 제어 유닛의 내부 파워 소자(예; FET)의 온도가 올라가지 않도록 하면서 과전류 진단을 할 수 있다.
도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 개략적인 구성도이다.
도 2는 일반적인 하이브리드 차량의 유압 공급 경로를 개략적으로 도시한 유압 회로도이다.
도 3은 종래기술의 실시예의 문제점을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 종래기술의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 시스템을 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 유닛의 상세 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법의 흐름도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 시스템이 적용되는 하이브리드 차량을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 시스템이 적용되는 하이브리드 차량은, 엔진(10)과; 모터(20); 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력을 단속하는 엔진클러치(30); 자동 변속기(40); 고전압 배터리(60); 상기 고전압 배터리(60)의 전원을 변환하기 위한 인버터(65); 상기 엔진(10)를 시동하거나 상기 엔진(10)의 회전력에 의해 발전을 하는 시동 발전기(70); 자동 변속기(40)에 유압을 공급하기 위한 전기식 오일 펌프(EOP; 41); 기계식 오일 펌프(MOP; 42); 보조 배터리(44); 자동 변속기(40)의 동작을 제어하는 변속기 제어기(TCU; 140); 상기 전기식 오일 펌프(41)의 동작을 제어하는 오일 펌프 제어 유닛(OPU; 43); 및 상기 오일 펌프 제어 유닛(43)의 과전류 진단을 수행하는 과전류 진단 유닛(430);를 포함할 수 있다.
상기 과전류 진단 유닛(430)은, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 상기 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어로서, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법을 수행하기 위한 일련의 명령으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 과전류 진단 유닛(430)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 OPU(43)의 전류가 설정된 과전류를 넘었는지 판단하는 과전류 진입 판단부(432); 상기 OPU(43)의 전류가 상기 설정된 과전류(예; 80A)를 넘었으면, 설정 카운트 시간(예; 0.5초)을 카운트한 후 설정 턴오프(turn off) 시간(예; 0.1초) 동안 상기 OPU(43)의 내부 파워소자의 구동을 중지시키는 진단 과정을 설정 횟수(예; 6회) 반복하는 리셋 카운트 수행부(434); 상기 진단 과정을 설정 횟수 반복한 후에 상기 OPU(43)의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘으면 고장 진단 판정을 하고, 그렇지 않으면 정상 진단 판정하는 고장진단 여부 판정부(436);를 포함할 수 있다.
상기 OPU(43)의 내부 파워 소자는 FET를 포함할 수 있다.
상기 OPU(43)의 전류는 상기 FET에 인가되는 상전류(phase current)일 수 있다.
상기 설정 카운트 시간 및 설정 턴오프 시간은, 상기 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 동안 상기 FET의 온도가 추가 상승하지 않도록 설정되는 시간으로서, 시험을 통해 설정할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 오일 펌프 제어 유닛(430)이 동작하면(S710), 과전류 진단 유닛(430)의 과전류 진입 판단부(432)는, 상기 오일 펌프 제어 유닛(OPU)(43)의 전류가 설정된 과전류(예; 80A)를 넘었는지 판단한다(S720).
상기 OPU의 전류는 상기 FET의 상전류일 수 있다.
S720에서, 상기 OPU(43)의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘었으면, 과전류 진단 유닛(430)의 리셋 카운트 수행부(434)는, 설정 카운트 시간(예; 0.5)을 카운트한 후 설정 턴오프(turn off) 시간(예; 0.1) 동안 상기 OPU(43)의 FET의 구동을 중지시키는 진단 과정을 설정 횟수(예; 6회) 반복한다(S730, 740).
상기 설정 카운트 시간 동안, 상기 FET에는 상기 과전류가 계속 인가된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 리셋 카운트 수행부(434)의 동작에 따라 상기 FET에는 상기 설정 카운트 시간 동안 상전류가 인가된 후, 상기 설정 턴오프 시간 동안 구동이 중단되는 과정을 반복하기 때문에 도 8에 도시한 바와 같이 FET의 온도는 추가 상승하지 않게 된다. 참고로, 도 9는 시간 변화에 따른 FET의 온도 변화를 예로서 도시한 그래프이다.
상기 진단 과정을 설정 횟수(예; 6회) 반복한 후에 상기 OPU(43)의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘으면, 과전류 진단 유닛(430)의 고장 진단 여부 판정부(436) 고장 진단 판정을 하고, 그렇지 않으면 정상 진단 판정을 한다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단시 설정횟수의 리셋 카운트 방식에 의한 고장 진단 둔감화를 통해 상기 오일 펌프 제어 유닛의 내부 파워 소자(예; FET)의 온도가 올라가지 않도록 하면서 과전류 진단을 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
40: 변속기 41: 전기식 오일 펌프(EOP)
42: 기계식 오일 펌프(MOP) 43: 오일 펌프 제어 유닛(OPU)
430: 과전류 진단 유닛 432: 과전류 진입 판단부
434: 리셋 카운트 수행부 436: 고장 진단 여부 판정부

Claims (6)

  1. 하이브리드 차량의 전기식 오일 펌프의 동작을 제어하는 오일 펌프 제어 유닛(OPU; Oil Pump Control Unit)의 과전류 진단 방법으로서,
    상기 오일 펌프 제어 유닛(OPU)의 전류가 설정된 과전류를 넘었는지 판단하는 단계;
    상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘었으면, 설정 카운트 시간을 카운트한 후 설정 턴오프(turn off) 시간 동안 상기 OPU의 내부 파워소자의 구동을 중지시키는 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 단계;
    상기 진단 과정을 설정 횟수 반복한 후에 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘으면 고장 진단 판정을 하고, 그렇지 않으면 정상 진단 판정을 하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 OPU의 내부 파워소자는 FET인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 설정 카운트 시간과 상기 설정 턴오프 시간은 상기 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 동안 상기 FET의 온도가 설정 온도 추가 상승하지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 설정 카운트시간은 상기 설정 턴오프 시간 보다 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법.
  5. 하이브리드 차량의 전기식 오일 펌프의 동작을 제어하는 오일 펌프 제어 유닛(OPU; Oil Pump Control Unit)의 과전류 진단 시스템으로서,
    엔진과 모터의 동력 연결을 단속하는 엔진클러치;
    변속기의 동작을 제어하는 변속기 제어기;
    상기 변속기에 기계식으로 유압을 공급하는 기계식 유압 펌프;
    상기 변속기에 전기식으로 유압을 공급하는 전기식 유압 펌프;
    상기 OPU의 전류가 과전류인지 여부를 진단하는 과전류 진단 유닛;을 포함하되,
    상기 과전류 진단 유닛은, 상기 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 설정된 프로그램에 의해 동작하는 것을 특징으로 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 과전류 진단 유닛은,
    상기 OPU의 전류가 설정된 과전류를 넘었는지 판단하는 과전류 진입 판단부;
    상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘었으면, 설정 카운트 시간을 카운트한 후 설정 턴오프(turn off) 시간 동안 상기 OPU의 내부 파워소자의 구동을 중지시키는 진단 과정을 설정 횟수 반복하는 리셋 카운트 수행부;
    상기 진단 과정을 설정 횟수 반복한 후에 상기 OPU의 전류가 상기 설정된 과전류를 넘으면 고장 진단 판정을 하고, 그렇지 않으면 정상 진단 판정하는 고장진단 여부 판정부;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 시스템.
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