KR101620180B1 - Tmed 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템 - Google Patents

Tmed 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

구동모터 강제 충전 시 구동모터의 온도 상승에 따른 EV 주행 성능 저하 문제를 해결한 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템이 소개된다.
본 발명의 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법은 엔진의 여유 구동력을 이용하여 구동모터를 강제 충전한 후, EV 주행 모드일 시 엔진 워터 펌프를 구동하는 과정; 구동과정 후, 구동모터와 변속기 오일의 온도 차이를 측정하여 기준 온도값과 비교하는 과정; 구동모터와 변속기 오일의 온도 차이가 기준온도값보다 작은 경우, 구동모터의 온도를 제1기준 온도값과 비교하는 과정; 구동모터의 온도가 제1기준 온도값보다 높은 경우, 변속기 오일의 공급 압력을 측정하여 기준 압력값과 비교하는 과정; 및 변속기 오일의 공급 압력이 기준 압력값 미만이면, 변속기 오일의 공급 압력을 상기 기준 압력값으로 증가시키는 과정;을 포함하고, 증가과정 후, 변속기 오일을 엔진 냉각수와 열교환되도록 변속기 오일 워머에 공급함으로써, 상기 구동모터를 냉각하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템{Method and system for controlling temperature of motor for TMED Plug in hybrid vehicle}
본 발명은 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 변속기 오일의 라인압을 상향 제어함으로써 구동모터 냉각 효율을 개선한 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 엔진과 모터로 이루어지는 동력원을 구비하고, 이러한 동력원을 적절히 조합하여 차량의 출발 시나 가속 시에 배터리 전압에 의해 작동하는 모터를 보조 동력으로 사용, 연비 향상을 유도한다.
또한 이러한 하이브리드 차량은 배터리의 SOC(State Of Charge) 상태 및 주행 상황에 따라 모터의 구동만으로 주행하는 EV(Electric vehicle) 모드와 엔진의 구동만으로 주행하는 엔진 모드, 엔진이 주 동력원으로 작용하고 모터가 동력을 보조하는 하이브리드 모드로 주행 가능하다.
일반적으로 이러한 하이브리드 차량은 자동 변속기의 윤활을 제공하는 오일펌프를 구비하는데, 오일펌프의 구동축은 엔진의 출력축과 연결되어 엔진 출력에 의해서만 구동이 가능하며, 자동 변속기의 오일(ATF, Automatic Transmission Fluid) 펌프는 온도에 따라 제어된다.
한편 고전압 배터리의 용량을 상술한 하이브리드 차량보다 크게 만들고 고전압 배터리를 외부 전원을 이용하여 충전, 근거리 주행 시에는 순수 전기 자동차 모드인 EV 모드로만 주행하고, 고전압 배터리가 고갈되면 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조 모드인 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행하는 플러그 인 하이브리드 차량(Plug In Hybrid Electric Vehicle : PHEV)이 등장하고 있다.
플러그 인 하이브리드 차량은 기존의 하이브리드 차량과 같이 내연엔진 기관과 배터리를 동시에 장착하여 그 중 어느 하나 또는 모두를 이용, 차량을 구동하지만, 대용량의 고전압 배터리를 장착해 전기로 충전 가능하다는 점에서 지속적인 사용이 가능하다는 이점이 있다.
이러한 플러그 인 하이브리드 차량에서 운전자의 의지를 반영, EV 항속 거리를 연장하기 위해 엔진을 가동, 엔진의 여유 구동력으로 고전압 배터리의 SOC를 충전하기도 하는바, 이러한 강제 충전 방식 적용 시 전류 인가에 따라 구동모터의 온도가 상승하게 되고, 기존의 냉각 시스템만으로는 냉각이 원활하게 진행되지 못 한다는 단점이 존재한다.
또한 상술한 강제 충전 방식을 적용하여 강제 충전을 완료하고, EV 주행을 위해서 구동모터 제어를 위해 전류를 인가하는 경우 구동모터 온도 상승에 따라 출력이 제한되는바, EV 주행 성능에 영향을 미치는 단점도 존재한다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
한국공개특허 제10-2012-0130479호(2012.12.03)
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 구동모터의 온도에 따라 변속기 오일의 공급 압력을 상향 제어, 변속기 오일량을 증대함으로써 구동모터 냉각 효율을 개선한 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법은 엔진의 여유 구동력을 이용하여 구동모터를 강제 충전한 후, EV 주행 모드 시 상기 구동모터의 온도가 기준치 이상이면 변속기 오일을 엔진 냉각수와 열교환시켜 상기 구동모터를 냉각하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 오일의 공급 압력을 증가하여 단위 시간당 변속기 오일량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법은 EV 모드 시 엔진 워터 펌프를 구동하는 과정; 구동모터와 변속기 오일의 온도 차이를 측정하여 기준 온도값과 비교하는 과정; 상기 구동모터의 온도가 제1기준 온도값과 비교하는 과정; 변속기 오일의 공급 압력을 측정하여 기준 압력값과 비교하는 과정; 및 변속기 오일의 공급 압력을 증가하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 변속기 오일의 공급 압력이 기준 압력값에 미치지 못 하면 상기 기준 압력값으로 상기 변속기 오일을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 오일의 공급 압력이 기준 압력값 이상이면 상기 기준 압력값을 초과하는 압력으로 상기 변속기 오일을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 오일을 공급한 후, 상기 구동모터의 온도가 제2기준 온도값을 초과하면 상기 구동모터의 출력을 제한하는 과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어 시스템은, 구동모터 온도 측정센서; 변속기 오일 펌프; 상기 변속기 오일 펌프로부터 공급받은 변속기 오일과 엔진의 EWP로부터 공급받은 냉각수를 열교환하는 변속기 오일 워머; 및 엔진의 여유 구동력을 이용하여 구동모터를 강제 충전한 후 EV 주행 모드 시 상기 구동모터 온도 측정센서로부터 상기 구동모터의 온도값을 전달받아 상기 구동모터의 온도가 기준값을 초과하면 상기 변속기 오일 펌프에 작동 신호를 전송하여 변속기 오일의 공급 압력을 기준치 이상으로 상향하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 아래와 같은 다양한 효과가 구현된다.
첫째, 변속기 케이스, 밸브바디, EOP, OPU의 중량, 원가 등 설계 사양 변경없이 냉각 성능을 개선할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 엔진 오프 시라도 엔진의 EWP를 구동하여 변속기 냉각 성능을 개선할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 강제 충전 기능 적용 시 구동모터의 구동 가능 영역에 대한 제어가 가능하다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 TMED 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명의 TMED 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법의 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법 및 그 시스템에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법은 엔진의 여유 구동력을 이용하여 구동모터(10)를 강제 충전한 후, EV 주행 모드 시 구동모터(10)의 온도가 기준치 이상이면 변속기 오일을 엔진 냉각수와 열교환시켜 상기 구동모터(10)를 냉각하는 것을 특징으로 한다.
엔진을 이용한 강제 충전 방식을 이용하면 전류 인가에 따라 구동모터(10)의 온도가 상승하게 되는데, 본 발명에서는 기존의 냉각 구조를 이용하면서도 냉각 성능을 효율적으로 개선하기 위해 변속기 오일 온도 및 냉각수 온도를 측정 이를 통해 구동모터(10) 온도에 따라 변속기의 라인 압력을 제어, 구동모터(10)의 온도를 제어하기 이르렀다.
즉, 변속기 오일의 공급 압력을 상승시켜, 단위 시간당 변속기 오일량을 증가시킴으로써 구동모터의 온도 상승을 제어하는 것인바, EV 모드 주행 중 엔진 워터 펌프(EWP, Electric Water Pump)(40)를 구동하여 ATF(Automatic Transmission Fluid) Warmer(30) 기능을 작동, ATF warmer(30)가 엔진 냉각수와 변속기 오일을 열교환시킴으로써 쿨링 기능을 하게 된다.
이때, 변속기 오일의 라인 압을 상향하여 냉각 유로로 변속기 오일량을 증가시켜 열교환 효율을 개선한 것이다.
이러한 본 발명의 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법은 EV 모드 시 엔진 워터 펌프(40)를 구동하는 과정, 구동모터(10)와 변속기 오일의 온도 차이를 측정하여 기준 온도값과 비교하는 과정, 구동모터(10)의 온도를 제1기준 온도값과 비교하는 과정, 변속기 오일의 공급 압력을 측정하여 기준 압력값과 비교하는 과정, 변속기 오일의 공급 압력을 증가하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 과정을 더 구체적으로 설명하면, 구동모터(10) 및 변속기 오일의 온도를 측정하는 센서가 정상 작동하는지 여부를 판단하고, 정상적으로 작동한다고 판단되면 차량이 EV 주행 모드이면서 엔진이 오프된 상태인지 여부를 판단한다.
이러한 과정은 본 발명의 변속기 오일 라인압 제어를 위한 환경 조건에 해당하는 것으로, 센서의 정상 작동, EV 주행 모드이면서 엔진 오프된 상태임이 확인되면, 제어부에서는 엔진 EWP를 구동시킨다.
이 상태에서 제어부는 센서에서 측정한 구동모터의 온도 및 변속기 오일의 온도를 전달받아 그 차이값을 연산하고, 구동모터(10)의 온도와 변속기 오일 온도의 온도 차이값이 20℃ 미만이면서, 구동모터(10)의 온도값이 120℃를 초과하면 변속기 오일 공급 압력을 상향하게 되는 것이다.
상술한 '구동모터의 온도와 변속기 오일 온도의 오도 차이값이 20℃ 미만', '구동모터의 온도값이 120℃를 초과' 조건은 설계자의 의도에 따라 다양하게 변경 가능한 값이다.
구동모터(10)의 온도와 변속기 오일의 온도값의 차이가 20℃ 이상이라면 상대적으로 변속기 오일의 온도가 구동모터(10)의 온도에 비하여 낮은 상태이므로, 상술한 변속기 오일의 공급 압력을 조절할 필요가 없다. 즉, 현재 변속기 오일의 상태만으로도 충분히 구동모터(10)의 온도를 낮추어 줄 수 있는바, 별도로 변속기 라인압을 조절할 필요가 없는 것이다.
또한 구동모터(10)의 온도값이 120℃에 이르지 못 한 경우라면 차량의 EV 성능에 아직 영향을 미칠 단계는 아니므로, 구동모터(10)의 온도를 제어할 필요가 없다.
이와 같이, 상술한 2개의 조건을 동시에 만족할 경우, 제어부에서는 구동모터(10)의 온도를 제어할 필요가 있는 상태로 판단하고, 변속기 오일의 공급 압력을 상향하게 된다.
제어부에서는 먼저 현재 변속기 오일의 공급 압력을 측정하여, 현재 상태가 기준치 미만인지 여부를 판단한다. 예를 들어 현재 변속기 오일의 공급 압력이 10bar에 이르는지 여부를 판단하고, 10bar 미만이라면 변속기 오일 공급 압력을 상향하여 10bar로 상승시키고, 10bar 이상인 경우라면 이보다 더 큰 압력(예를 들어 12bar)으로 변속기 오일의 공급하게 된다.
여기에서 10bar, 12bar는 구동모터의 온도 제어를 위한 최소한의 압력을 의미하는 것으로, 구동모터(10)의 온도 상승값 및 변속기 오일의 공급 압력의 상관 관계에서 도출된 경험치 내지 통계치에 해당하는 값이다.
제어부에서 변속기 오일 라인압을 상향 제어하는 경우, EOP(Electric Oil Pump)의 작동 속도는 상향되는데, EOP의 작동 속도는 변속기 오일의 온도 및 필요한 오일 유량에 따라 결정된다.
이와 같이, 변속기 오일 공급 압력을 상향하여 변속기 오일의 공급량 및 공급 속도를 개선한 이후, 구동모터(10)의 온도를 확인하는 과정을 진행하는 것이 바람직하다.
만약, 변속기 오일 공급 압력을 상향 하였음에도 불구하고, 구동모터(10)의 온도가 설정값 미만으로 다운되지 않은 경우라면 강제 충전 모드를 중지하고, 구동모터(10) 출력을 제한한다.
구동모터(10) 온도의 설정값은 상술한 과정일 진행되는 동안의 시간 간격을 고려하여 상술한 120℃보다 약간 정도 높은 온도값으로 설정하는 것이 바람직한바, 130℃ 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어 시스템은 구동모터 온도 측정센서(미도시), 변속기 오일 펌프(20), ATF warmer(30) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
ATF warmer(30)는 변속기 오일 펌프(20)로부터 공급받은 변속기 오일과 엔진 워터 펌프(40)로부터 공급받은 냉각수를 열교환하는 기능을 한다.
제어부는 엔진의 여유 구동력을 이용하여 구동모터(10)를 강제 충전한 후 EV 주행 모드 시 상기 구동모터(10) 온도 측정센서로부터 구동모터(10)의 온도값을 전달받아 구동모터(10)의 온도가 기준값을 초과하면 변속기 오일 펌프(20)에 작동 신호를 전송하여 변속기 오일의 공급 압력을 기준치 이상으로 상향하는 기능을 하는바, 단위 시간당 변속기 오일량을 증대하여 변속기 오일 라인압을 상향함으로써 열교환 효율을 개선한다.
본 발명은 특정한 실시 예에 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.
10 : 구동모터 20 : 변속기 오일 펌프
30 : ATF warmer 40 : 엔진 워터 펌프

Claims (7)

  1. 엔진의 여유 구동력을 이용하여 구동모터를 강제 충전한 후, EV 주행 모드일 시 엔진 워터 펌프를 구동하는 과정;
    상기 구동과정 후, 구동모터와 변속기 오일의 온도 차이를 측정하여 기준 온도값과 비교하는 과정;
    상기 구동모터와 변속기 오일의 온도 차이가 기준온도값보다 작은 경우, 상기 구동모터의 온도를 제1기준 온도값과 비교하는 과정;
    상기 구동모터의 온도가 제1기준 온도값보다 높은 경우, 변속기 오일의 공급 압력을 측정하여 기준 압력값과 비교하는 과정; 및
    상기 변속기 오일의 공급 압력이 기준 압력값 미만이면, 변속기 오일의 공급 압력을 상기 기준 압력값으로 증가시키는 과정;을 포함하고,
    상기 증가과정 후, 변속기 오일을 엔진 냉각수와 열교환되도록 변속기 오일 워머에 공급함으로써, 상기 구동모터를 냉각하는 것을 특징으로 하는, TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기 오일의 공급압력과 기준 압력값을 비교한 결과, 상기 변속기 오일의 공급 압력이 기준 압력값 이상이면 상기 기준 압력값을 초과하는 압력으로 상기 변속기 오일을 공급하는 것을 특징으로 하는, TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변속기 오일을 공급한 후, 상기 구동모터의 온도가 제2기준 온도값을 초과하면 상기 구동모터의 출력을 제한하는 과정을 더 포함하는, TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어방법.
  7. 구동모터 온도 측정센서;
    변속기 오일 펌프;
    상기 변속기 오일 펌프로부터 공급받은 변속기 오일과 엔진의 EWP로부터 공급받은 냉각수를 열교환하는 변속기 오일 워머; 및
    엔진의 여유 구동력을 이용하여 구동모터를 강제 충전한 후 EV 주행 모드 시 엔진 워터 펌프를 구동하고, 상기 구동모터 온도 측정센서로부터 상기 구동모터의 온도값을 전달받아 상기 구동모터와 변속기 오일의 온도 차이가 기준온도값보다 작으며 상기 구동모터의 온도가 제1기준 온도값을 초과하면 상기 변속기 오일 펌프에 작동 신호를 전송하여 변속기 오일의 공급 압력을 기준치 이상으로 상향하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 변속기 오일의 공급압력이 기준 압력값 미만이면 상기 변속기 오일의 공급 압력을 기준 압력값으로 상향하는 것을 특징으로 하는, TMED 플러그 인 하이브리드 차량용 구동모터 온도 제어 시스템.
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