KR101500096B1

KR101500096B1 - 하이브리드차량 시스템

Info

Publication number: KR101500096B1
Application number: KR1020130076678A
Authority: KR
Inventors: 조태환; 최우석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2015-03-06
Also published as: KR20150003601A

Abstract

유단변속기를 통해 휠구동륜에 연결된 구동모터; 클러치를 통해 구동모터에 연결된 엔진 및 엔진에 연결된 HSG; 구동모터 및 HSG와 전기적으로 연결된 배터리; 및 주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요한 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행하되, 배터리가 충전 한계 상황인 경우에는 필요한 소모에너지만큼 엔진을 통해 HSG를 방전 제어하는 제어부;를 포함하는 하이브리드차량 시스템이 소개된다.

Description

하이브리드차량 시스템 {HYBRID VEHICLE SYSTEM}

본 발명은 유단변속기를 이용한 하이브리드시스템에 있어 크루징시 강판 상황에서도 이질감이 없는 주행차속을 유지할 수 있도록 하는 하이브리드차량 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 기존의 유단변속기 장착 하이브리드 차량의 강판 주행중 크루즈컨트롤을 이용한 차속제어의 한계를 극복하기 위한 새로운 개념의 제어에 관한 것이다.

기존의 유단변속기 장착 하이브리드 차량들은 강판 크루즈 주행간 차량의 입력되는 토크를 제어한다. 하지만 일정수준이상의 강판주행중 발생하는 차속의 증가는 제어하기 불가하다.

또한, 유단변속기를 통한 제어만으로는 크루즈컨트롤 작동간 강판주행시 목표속도의 제어가 불가하거나 선형적이지 못하였다. 크루즈컨트롤을 작동하여 운행시에는 운전자는 도로의 강판/등판 여부에 관계없이 목표한 일정차속으로 주행하기를 원하므로 강판주행시에도 목표한 차속의 제어가 필요하나, 기존의 유단변속기를 통한 감속제어시 그 제어적 한계가 명확하여 사실상 능동적 속도제어를 적용하지 못하여 왔다.

자동변속기의 변속제어를 통하여 강판주행중 목표속도의 제어가 불가한 이유는 엔진이나 변속기의 Drag를 통한 속도제어는 변속단별 Drag편차가 크기 때문에 변속에 따른 이질감으로 인하여 목표속도의 정밀제어가 불가하며, 다양한 구배의 도로주행조건에서 차량의 Drag 만으로 강판 주행간 발생하는 모든 가속도를 상쇄하지 못하여 대부분의 기존의 양산차량에서는 그 적용 사례를 찾아보기 힘들다.

또한, 유단변속기 장착 하이브리드 차량의 경우 구동모터를 활용하여 감속주행중 속도제어가 가능하지만, 일정수준 이상 배터리가 충전되는 경우 더 이상 충전제어가 불가하여 구동모터를 통한 능동적 속도제어가 불가하였다. 배터리의 충전상태에 따라 강판크루즈 주행간 차량의 속도제어가 상이하다면 이를 통한 속도제어는 적용하기 어려울 것이며, 이러한 이유로 기존의 유단변속기 장착 하이브리드 차량 에서는 강판크루즈 주행간 구동모터를 활용한 목표차속의 제어를 적용하지 못하였다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2008-0024603 A

본 발명은 유단변속기를 이용한 하이브리드시스템에 있어 크루징시 강판 상황에서도 이질감이 없는 주행차속을 유지할 수 있도록 하는 하이브리드차량 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드차량 시스템은, 유단변속기를 통해 휠구동축에 연결된 구동모터; 클러치를 통해 구동모터에 연결된 엔진 및 엔진에 연결된 HSG; 구동모터 및 HSG와 전기적으로 연결된 배터리; 및 주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요한 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행하되, 배터리가 충전 한계 상황인 경우에는 필요한 소모에너지만큼 엔진을 통해 HSG를 방전 제어하는 제어부;를 포함한다.

제어부는 크루즈 주행상황이고, 주행로가 일정경사 이상 강판이며, 차속과 목표차속의 차이가 일정크기 이상인 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행할 수 있다.

제어부는 주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요하며 배터리가 충전가능 상황인 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행할 수 있다.

주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요한 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행하되, 구동모터의 충전 한계값이 일정크기 이하인 경우에는 필요한 소모에너지만큼 엔진을 통해 HSG를 방전 제어할 수 있다.

제어부는 목표차속의 유지를 위해 필요한 소모에너지만큼 구동모터를 회생제동하거나 또는 구동모터의 회생제동과 HSG의 방전제어를 함께 수행할 수 있다.

제어부는 구동모터의 회생제동 또는 구동모터의 회생제동 및 HSG의 방전제어에도 불구하고 차량 가속도가 증가하는 경우에는 유단변속기를 시프트다운 제어할 수 있다.

제어부는 유단변속기의 시프트다운시 구동모터의 회생제동 또는 HSG의 방전제어에 의한 소모에너지를 감소시킨 후 다시 원복시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 하이브리드차량 시스템에 따르면, 배터리충전량에 따른 제어적 한계를 극복하기 위하여 일정수준이상 배터리 충전시 HSG를 이용하여 강판 크루즈 주행시 속도제어를 위하여 추가로 충전되는 잉여 에너지를 소진함으로써 종전보다 선형적이며, 능동적인 목표속도의 제어가 가능하게 된다.

또한, 기존 시스템의 추가적인 수정 없이도 제어적 변경만으로도 제어적 한계를 극복할 수 있기에 개발기간 및 비용의 부담으로부터 자유로울 수 있는 장점을 가지고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템의 제어 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템의 효과를 나타낸 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드차량 시스템에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템의 제어 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템의 효과를 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 하이브리드차량 시스템은, 유단변속기(100)를 통해 휠구동축에 연결된 구동모터(200); 클러치(300)를 통해 구동모터(200)에 연결된 엔진(400) 및 엔진(400)에 연결된 HSG(500); 구동모터(200) 및 HSG(500)와 전기적으로 연결된 배터리(600); 및 주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요한 경우 클러치(300)를 오프하며 구동모터(200)를 통해 회생제동을 수행하되, 배터리(600)가 충전 한계 상황인 경우에는 필요한 소모에너지만큼 엔진(400)을 통해 HSG(500)를 방전 제어하는 제어부(700);를 포함한다.

즉, 차량의 휠구동축에는 유단변속기(100)가 장착되고, 유단변속기(100)에는 구동모터(200)가 직결된다. 그리고 구동모터(200)는 클러치(300)를 통해 엔진(400)과 단속된다.

엔진(400)에는 HSG(하이브리드 스타터 제너레이터)가 연결되어 시동을 제어하거나 시리즈 모드에서 발전을 수행한다.

이러한 구동모터(200)와 HSG(500)는 배터리(600)에 전기적으로 연결되어 제어부(700)에서의 제어에 따라 방전이나 충전을 수행하도록 한다.

한편, 이러한 유단변속기 장착 하이브리드 차량의 경우에도 일정 차속으로 주행할 수 있도록 하는 크루즈 기능이 탑재되는데, 특히 주행로가 강판이 심한 상황에서는 선형적인 제어가 어려운 상황이었다.

본 발명의 경우 이를 선형적으로 제어 즉, 일정 차속을 꾸준히 유지할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이를 위해 제어부는 주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요한 경우에는, 클러치(300)를 오프하여 구동모터(200)와 엔진(400)의 결속을 해제하도록 한다.

그리고 구동모터(200)를 통해 회생제동을 수행하여 강판상황에서 필요한 소모에너지를 배터리(600)를 통해 충전하도록 하는 것이다.

다만, 강판이 심하거나 오랜시간 유지될 경우 경우에 따라서는 배터리(600)에서 그 소모에너지를 충분히 흡수하지 못하는 경우가 발생될 수 있는바(배터리 SOC의 만충 상태 등), 배터리(600)가 충전 한계 상황인 경우에는 필요한 소모에너지만큼 배터리에서 전력을 HSG(500)로 공급하고 HSG(500)를 방전 제어하여 엔진(400)의 마찰 소모를 이용하도록 하는 것이다.

즉, 배터리(600)에 충전이 불가한 경우 구동모터(200)로의 회생제동이 불가능하기 때문에 엔진(400)이나 유단변속기(100)를 이용한 소모를 생각할 수 있겠으나, 본 발명의 경우 배터리(600)의 에너지를 HSG(500)를 통해 소모하기 때문에 구동모터(200)로는 회생제동을 하여 감속도를 이끌어내고 HSG(500)의 방전을 통해 배터리(600)의 방전 손실, HSG(500)의 열에너지 손실, 엔진(400)의 마찰 손실을 모두 이용하여 필요한 소모에너지를 충분히 확보하도록 할 수 있는 것이다. 특히, 이와 같은 경우 꾸준히 구동모터(200)를 통해 감속도를 이끌어내기 때문에 종래의 기계적인 감속도 도출 방안에 비해 차속의 제어가 선형적이라는 장점이 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템의 제어 블록도로서, 제어부는 크루즈 주행상황이고, 주행로가 일정경사 이상 강판이며, 배터리가 충전 가능한 상황이고, 구동모터 역시 충전 가능한 상황이며, 차속과 목표차속의 차이가 일정크기 이상이고, 강판 가속도가 일정크기 이상일 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행한다.

또한, 구동모터의 충전 한계값이 일정크기 이하인 경우 또는 배터리 SOC가 만충 수준에 다다르면 필요한 소모에너지만큼 엔진(엔진 마찰 소모)을 통해 HSG를 방전 제어할 수 있다.

이에 따라 제어부는 목표차속의 유지를 위해 필요한 소모에너지만큼 구동모터를 회생제동하거나 또는 배터리를 소모해야할 경우에는 구동모터의 회생제동과 HSG의 방전제어를 함께 수행할 수 있는 것이다.

또한, 제어부는 구동모터의 회생제동 또는 구동모터의 회생제동 및 HSG의 방전제어에도 불구하고 차량 가속도가 증가하는 경우에는 유단변속기를 시프트다운 제어할 수 있다. 그리고 제어부는 유단변속기의 시프트다운시 구동모터의 회생제동 또는 HSG의 방전제어에 의한 소모에너지를 감소시킨 후 다시 원복시킬 수 있다.

즉, 구동모터의 최대회생제동과 HSG의 최대방전에도 불구하고 차량의 강판 가속도가 오히려 증가하는 경우에는 전기적 제어만으로는 부족한 상황이기 때문에 유단변속기를 시프트다운하여 보상하도록 한다.

다만, 시프트다운시에는 이질감이 발생할 수 있어 시프트다운의 동안에 순간적으로 구동모터의 회생제동 또는 HSG의 방전제어에 의한 소모에너지를 감소시킨 후 다시 원복하도록 함으로써 이질감이 느껴지지 않도록 한다.

시프트다운에 의해 추가되는 소모에너지는 맵핑에 의해 마련할 수 있는바, 그 소모되는 에너지의 기울기가 급격하지 않고 완만해지도록 구동모터의 회생제동을 제어하는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드차량 시스템의 효과를 나타낸 그래프로서, 경사도가 변화되는 상황에서 구동모터에 입력되는 요구토크를 나타낸다. 점선과 같은 기존 제어의 경우 강판상황에서는 구동모터의 요구토크가 0이었으나, 본 발명의 경우 회생제동을 할 수 있도록 (-)로 제어한다. 그리고 그만큼 해당 구간에서 차속은 일정하게 유지될 수 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 유단변속기 200 : 구동모터
300 : 클러치 400 : 엔진
500 : HSG 600 : 배터리
700 : 제어부

Claims

유단변속기를 통해 휠구동축에 연결된 구동모터;
클러치를 통해 구동모터에 연결된 엔진 및 엔진에 연결된 HSG;
구동모터 및 HSG와 전기적으로 연결된 배터리; 및
주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요한 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행하되, 배터리가 충전 한계 상황인 경우에는 필요한 소모에너지만큼 엔진을 통해 HSG를 방전 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는 구동모터의 회생제동 또는 구동모터의 회생제동 및 HSG의 방전제어에도 불구하고 차량 가속도가 증가하는 경우에는 유단변속기를 시프트다운 제어하고, 상기 유단변속기의 시프트다운시 구동모터의 회생제동 또는 HSG의 방전제어에 의한 소모에너지를 감소시킨 후 다시 원복시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량 시스템.
청구항 1에 있어서,
제어부는 크루즈 주행상황이고, 주행로가 일정경사 이상 강판이며, 차속과 목표차속의 차이가 일정크기 이상인 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량 시스템.
청구항 1에 있어서,
제어부는 주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요하며 배터리가 충전가능 상황인 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량 시스템.
청구항 1에 있어서,
주행로가 강판이고 차속의 제한이 필요한 경우 클러치를 오프하며 구동모터를 통해 회생제동을 수행하되, 구동모터의 충전 한계값이 일정크기 이하인 경우에는 필요한 소모에너지만큼 엔진을 통해 HSG를 방전 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량 시스템.
청구항 1에 있어서,
제어부는 목표차속의 유지를 위해 필요한 소모에너지만큼 구동모터를 회생제동하거나 또는 구동모터의 회생제동과 HSG의 방전제어를 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량 시스템.
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