KR101480570B1

KR101480570B1 - 하이브리드 차량의 제어방법

Info

Publication number: KR101480570B1
Application number: KR20090040807A
Authority: KR
Inventors: 김현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2015-01-08
Also published as: KR20100121888A

Abstract

본 발명은 엔진으로부터 ISG로 공급되는 동력을 차단할 수 있도록 구비된 클러치를 적절히 제어할 수 있도록 하여, 인버터가 ISG에서 발생된 역기전력에 대하여 과도한 영토크제어를 수행함에 따라 발생되는 발열 및 과열 현상과 내구수명이 저하되는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

인버터, ISG, 영토크제어, 발열, 내구수명

Description

하이브리드 차량의 제어방법{Control Method of Hybrid Vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량의 고전압배터리와 인터버를 보호하도록 하는 제어방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량 중에는 엔진의 크랭크축과 동력을 수수할 수 있도록 연결되어 엔진의 시동은 물론, 조건이 되면 엔진의 동력에 의해 발전기로 동작하는 ISG(Integrated Starter Generator)가 구비된 차량이 있다.

상기 ISG는 엔진과 통상 벨트로 연결되어 있으며, 엔진의 시동시에는 ISG가 동력을 발생시켜 상기 벨트를 통해 엔진에 전달함으로써 엔진의 시동이 이루어지도록 하고, 엔진의 시동이 완료된 후에는 엔진에 의해 발생된 동력으로 상기 ISG가 구동되어 전기를 발전하고, 발전된 전기는 인버터를 통해 고전압배터리로 충전된다.

그런데, 상기 고전압배터리의 충전상태인 SOC(State of Charge)가 높은 상태에서도 계속해서 ISG에서 발전이 이루어지면, 상기 인버터는 고전압배터리의 과충전을 방지하기 위하여 상기 ISG에서 발생된 역기전력을 상쇄시키는 영토크 제어를 수행하게 되는데, 과도한 영토크 제어는 인버터의 발열과 내구수명 저하를 야기하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인버터가 ISG에서 발생된 역기전력에 대하여 과도한 영토크제어를 수행함에 따라 발생되는 발열 및 과열 현상과 내구수명이 저하되는 현상을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 하이브리드 차량의 제어방법은

ISG와 엔진 사이의 동력을 단속할 수 있는 클러치가 구비된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서,

고전압배터리의 SOC가 과충전의 염려가 있는 소정 수준 이상인지를 판단하는 배터리확인단계와;

상기 SOC가 소정 수준 이상이고 상기 ISG에서 발생되는 역기전력의 크기가 소정값 이상인 경우 상기 클러치로 엔진과 ISG 사이의 동력을 차단하는 동력차단단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 SOC의 과충전 염려가 있는 소정 수준은 SOC 80%이며;

상기 ISG에서 발생되는 역기전력 크기를 비교하는 소정값은 상기 고전압배터리의 최소전압인 것으로 할 수 있다.

상기 동력차단단계에서 사용되는 ISG에서 발생되는 역기전력의 크기는, 상기 엔진과 ISG 사이의 회전수비에 의해 결정되는 ISG의 회전수와 상기 ISG의 역기전력상수를 곱하여 구해지도록 할 수 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 ISG(1)와 엔진(3) 사이의 동력을 단속할 수 있는 클러치(5)가 구비된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서, 고전압배터리(7)의 SOC가 과충전의 염려가 있는 소정 수준 이상인지를 판단하는 배터리확인단계(S10)와; 상기 SOC가 소정 수준 이상이고 상기 ISG(1)에서 발생되는 역기전 력의 크기가 소정값 이상인 경우 상기 클러치(5)로 엔진(3)과 ISG(1) 사이의 동력을 차단하는 동력차단단계(S20)를 포함하여 구성된다.

즉, 고전압배터리(7)의 상태가 더 이상의 충전이 필요 없는 상황에서 ISG(1)에서 발생되는 역기전력의 크기가 커져서 인버터(9)가 영토크제어를 수행해야 할 상황이 되면, 상기 클러치(5)로 엔진(3)으로부터 ISG(1)로 공급되는 동력을 차단하도록 함으로써, ISG(1)에 의한 발전 작용을 정지시키도록 하는 것이다.

상기 SOC의 과충전 염려가 있는 소정 수준은 예컨대 SOC 80% 정도로 정해질 수 있을 것이며, 상기 ISG(1)에서 발생되는 역기전력 크기를 비교하는 소정값은 상기 고전압배터리(7)의 최소전압으로 정할 수 있을 것인 바, 예컨대 200V_dc 정도가 될 수 있을 것이다.

상기 동력차단단계(S20)에서 사용되는 ISG(1)에서 발생되는 역기전력의 크기는, 상기 엔진(3)과 ISG(1) 사이의 회전수비에 의해 결정되는 ISG(1)의 회전수와 상기 ISG(1)의 역기전력상수를 곱하여 구하도록 한다.

여기서, 상기 엔진(3)과 ISG(1) 사이의 회전수비는 엔진(3)과 ISG(1)를 연결하는 동력 전달 장치에 의해 일정한 값을 가지게 될 것인 바, 예컨대 상기 엔진(3)과 ISG(1)가 일반적인 경우가 같이 벨트로 연결된 경우 엔진(3)의 벨트풀리 와 ISG(1)의 벨트풀리의 직경비의 역수가 이들의 회전수비가 되므로, 엔진회전수에 상기 회전수비를 곱하여 ISG(1)의 회전수를 알아낼 수 있다.

한편, 도 2의 좌측에 도시된 바와 같이 ISG(1)의 회전속도와 역기전력의 관계는 일정한 비례관계가 형성되는데, 이 비례관계의 기울기 K_E는 해당 ISG 고유의 역기전력상수이므로, 상기 ISG(1)의 회전수에 상기 역기전력상수(기울기 K_E)를 곱하면, 그때 ISG(1)에서 발전되는 역기전력을 알 수 있게 된다.

상기와 같이 구해진 ISG(1)에서 발생되는 역기전력의 크기가 고전압배터리(7)의 최소전압 이상인 경우 상기 클러치(5)로 엔진(3)과 ISG(1) 사이의 동력을 차단하면, 인버터(9)는 불필요한 영토크제어를 수행하지 않아도 되므로 발열 및 과열 현상이 배제됨은 물론 장기적으로 인버터(9) 및 고전압배터리(7)의 내구수명을 향상시키도록 하는 효과를 거둘 수 있다.

참고로, 도 2의 그래프에서 빗금 표시된 부분은 본 발명의 제어에 의해 클러치(5)가 차단되어 ISG(1)가 발전작용을 하지 않도록 하는 구간을 표시하는 것으로 볼 수 있으며, 이 경우 ω_N은 상기 ISG(1)가 고전압배터리(7)의 최소전압만큼의 역기전력을 발전하는 ISG(1)의 회전수가 될 것이다.

도 2의 우측은 본 발명이 적용되는 하이브리드 파워트레인에서 본 발명에 따라 동력차단단계(S20)를 수행하고 있는 상태를 도시한 것으로서, 엔진(3)과 ISG(1) 사이는 벨트(11)로 연결되어 있고, 상기 벨트(11)로 동력을 전달하도록 크랭크샤프트와 엔진(3)풀리 사이에 설치된 클러치(5)는 차단된 상태이며, 고전압배터리(7)에서 제공되는 전력이 인버터(9)를 통해 구동모터(13)로 제공되어, 상기 구동모터(13)가 구동력을 발생시킴과 아울러, 엔진(3)에서 발생된 구동력이 상기 구동모터(13)로부터의 구동력과 함께 변속장치(15)를 경유하여 구동륜으로 전달되는 하이브리드모드의 작동상태를 예시하고 있다.

이외에 설명되지 않은 부품으로 엔진(3)의 동력으로 구동되는 에어컨(17)과, 상기 고전압배터리(7)로부터의 전기를 저전압배터리(19) 및 보조장치(21)들에 변환하여 공급하는 컨버터(23)가 함께 도시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어방법을 예시한 순서도,

도 2는 본 발명의 작용을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; ISG 3; 엔진

5; 클러치 7; 고전압배터리

9; 인버터 11; 벨트

13; 구동모터 15; 변속장치

17; 에어컨 19; 저전압배터리

21; 보조장치 23; 컨버터

S10; 배터리확인단계 S20; 동력차단단계

Claims

ISG와 엔진 사이의 동력을 단속할 수 있는 클러치가 구비된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서,

고전압배터리의 SOC가 과충전의 염려가 있는 소정 수준 이상인지를 판단하는 배터리확인단계와;

상기 SOC가 소정 수준 이상이고 상기 ISG에서 발생되는 역기전력의 크기가 소정값 이상인 경우 상기 클러치로 엔진과 ISG 사이의 동력을 차단하는 동력차단단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
청구항 1에 있어서,

상기 SOC의 과충전 염려가 있는 소정 수준은 SOC 80%이며;

상기 ISG에서 발생되는 역기전력 크기를 비교하는 소정값은 상기 고전압배터리의 최소전압인 것

을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 동력차단단계에서 사용되는 ISG에서 발생되는 역기전력의 크기는, 상기 엔진과 ISG 사이를 회전수비에 의해 결정되는 ISG의 회전수와 상기 ISG의 역기 전력상수를 곱하여 구해지는 것

을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.