KR101628546B1

KR101628546B1 - 하이브리드 차량의 변속기 유압회로 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101628546B1
Application number: KR1020140167712A
Authority: KR
Inventors: 이준호; 김영철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-09
Also published as: KR20160064358A

Abstract

본 발명은 차량의 주행상황에 따라 적절한 윤활 및 냉각 전략을 구사할 수 있도록 하여 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 함은 물론, 변속기의 안정된 작동이 가능하도록 하고 모터제너레이터의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있도록 한다.

Description

하이브리드 차량의 변속기 유압회로 및 그 제어방법{HYDRAULIC CIRCUIT FOR HYBRID TRANSMISSION OF VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 하이브리드 차량의 변속기 유압회로 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EVT(Electric Variable Transmission)로 구동이 가능한 하이브리드 차량의 변속기를 제어하는 유압회로의 구성 및 그 제어에 관한 기술이다.

하이브리드 차량은 그 주된 목적인 연비 향상을 위하여 많은 기술이 적용되고 있으며, 그에 따라 변속기의 안정된 작동을 유지하고 이를 제어하는 데에 소모되는 에너지도 최소화하여 연비 향상에 기여하도록 하는 노력이 필요하다.

즉, 변속기의 각 부품과 모터제너레이터의 윤활 및 냉각 성능을 충족시켜서 변속기의 안정된 작동을 유지하고 클러치나 브레이크 등과 같은 변속요소를 작동시켜 변속기를 제어함에 있어서도 가급적 최소한의 동력을 소모할 수 있도록 하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 것이 바람직한 것이다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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.

KR

1020120055416

A

본 발명은 차량의 주행상황에 따라 적절한 윤활 및 냉각 전략을 구사할 수 있도록 하여 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 함은 물론, 변속기의 안정된 작동이 가능하도록 하고 모터제너레이터의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 변속기 유압회로 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 변속기 유압회로는,

변속기 입력축에 연동되도록 설치된 제1오일펌프와;

변속기 출력축에 연동되도록 설치된 제2오일펌프와;

상기 제1오일펌프로부터의 오일을 모터제너레이터 및 변속기윤활계통으로 공급하도록 연결된 윤활라인과;

상기 제2오일펌프로부터의 오일압을 조절하여 라인압을 형성하도록 설치된 레귤레이터밸브와;

상기 레귤레이터밸브로부터 조절된 라인압으로 변속요소를 제어하도록 구비된 변속제어부와;

상기 레귤레이터밸브의 토출압을 상기 윤활라인에 연결하는 윤활연결라인과;

상기 윤활라인의 오일압을 센싱하도록 설치된 윤활압센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속기 유압회로 제어방법은

제1모터제너레이터와 제2모터제너레이터의 온도를 검출하는 온도검출단계와;

상기 온도검출단계에서 검출된 현재온도가 소정의 설정온도 이상이 되는지 비교하는 온도비교단계와;

상기 온도비교단계 수행결과, 검출된 현재온도가 상기 설정온도 이상인 경우에는 상기 제1모터제너레이터 및 제2모터제너레이터의 속도를 제한함과 아울러 최대 차속을 제한하는 속도제한단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속기 유압회로 및 그 제어방법이 적용될 수 있는 하이브리드 파워트레인의 구성을 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속기 유압회로의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속기 유압회로 제어방법의 실시예을 도시한 순서도이다.

도 1은 본 발명의 유압회로 및 그 제어방법이 적용될 수 있는 하이브리드 파워트레인의 구성을 도시한 것으로서, 캐리어(C)가 입력축(IN)을 통해 엔진에 연결되고, 링기어(R)가 출력축(OUT)에 외접기어 방식으로 연결되며, 선기어(S)가 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 유성기어장치(PG)와; 상기 선기어(S)의 회전을 구속시킬 수 있도록 구비된 오버드라이브브레이크(OD/B)와; 상기 출력축(OUT)에 외접기어 방식으로 연결되는 제2모터제너레이터(MG2)로 구성되며, 상기 입력축(IN)에는 입력축(IN)의 역회전을 방지하도록 원웨이클러치(OWC)가 구비되어 있다.

상기 하이브리드 파워트레인은 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 구동에 의해 상기 출력축(OUT)을 직접 구동함으로써, 디퍼렌셜(D)을 통해 구동륜으로 바로 동력을 인출하는 EV모드를 구현할 수 있으며, 그 상태에서 엔진을 구동하여, 엔진의 동력이 상기 유성기어장치(PG)의 캐리어(C)로 입력되어 링기어(R)를 통해 상기 출력축(OUT)에서 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 동력과 합해지는 HEV모드를 구현할 수 있다.

물론, 상기와 같은 HEV모드에서는 상기 엔진의 동력 중 일부가 상기 유성기어장치(PG)에서 분기되어 선기어(S)를 통해 상기 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하여 발전이 이루어지는 파워스플릿(POWER SPLIT) 구동상태가 된다.

상기 선기어(S)에는 오버드라이브브레이크(OD/B)가 설치되어 있어서, 상기 오버드라이브브레이크(OD/B)를 작동시키면, 상기 제1모터제너레이터(MG1) 및 선기어(S)가 고정되어 엔진의 동력은 상기 링기어(R)를 통해 증속되어 상기 출력축(OUT)을 구동하게 되어, 결국 오버드라이브 구동상태가 형성된다.
참고로, 이하에서 단순히 "모터제너레이터"라고 표현된 것은 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)를 통칭하는 표현으로 사용하기로 한다.

상기한 바와 같이 구성되어 동작되는 하이브리드 차량의 변속기를 구동하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 변속기 유압회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 변속기 입력축(IN)에 연동되도록 설치된 제1오일펌프(MOP1)와; 변속기 출력축(OUT)에 연동되도록 설치된 제2오일펌프(MOP2)와; 상기 제1오일펌프(MOP1)로부터의 오일을 모터제너레이터 및 변속기윤활계통으로 공급하도록 연결된 윤활라인(1)과; 상기 제2오일펌프(MOP2)로부터의 오일압을 조절하여 라인압을 형성하도록 설치된 레귤레이터밸브(3)와; 상기 레귤레이터밸브(3)로부터 조절된 라인압으로 변속요소를 제어하도록 구비된 변속제어부(5)와; 상기 레귤레이터밸브(3)의 토출압을 상기 윤활라인(1)에 연결하는 윤활연결라인(7)과; 상기 윤활라인(1)의 오일압을 센싱하도록 설치된 윤활압센서(9)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 변속기 및 상기 유압회로를 제어하는 컨트롤러는 상기 윤활압센서(9)의 신호를 받아 상기 모터제너레이터 및 변속기윤활계통의 윤활에 필요한 충분한 오일압이 제공되고 있는지를 확인할 수 있다.

참고로, 여기서 상기 변속기윤활계통이란, 베어링이나 디퍼렌셜 기어 등과 같은 기타 윤활 및 냉각이 필요한 변속기의 각종 부품들을 총칭하는 의미이다.

여기서, 상기 제1오일펌프(MOP1)는 상기 캐리어(C)에 연동되어 구동되고, 상기 제2오일펌프(MOP2)는 상기 출력축(OUT)에 연동되어 구동되는 구조로서, 상기 제2오일펌프(MOP2)는 차속에 연동되므로 차속이 있는 조건에서 모터제너레이터 및 변속기윤활계통윤활에 소요되는 유량을 보조할 수 있으며, 상기 제1오일펌프(MOP1)는 차속과 무관하므로 차량 정차시 또는 저속 차속에서도 상기 모터제너레이터 및 변속기윤활계통의 윤활이 충분히 이루어질 수 있는 토출 유량을 제공하도록 할 수 있어서, 변속기의 안정된 윤활 및 냉각이 이루어지도록 구성된 것이다.

상기 윤활연결라인(7)에는 상기 윤활라인(1)으로부터 상기 레귤레이터밸브(3)로의 오일 흐름을 차단하는 제2체크밸브(CK2)가 구비되고; 상기 윤활라인(1)에는 윤활라인(1)의 오일압을 제한하는 제1릴리프밸브(RFV1)가 구비되며; 상기 윤활라인(1)에는 상기 윤활연결라인(7)이 연결된 곳으로부터 상기 제1릴리프밸브(RFV1)가 연결된 곳으로의 오일 흐름을 차단하는 제1체크밸브(CK1)가 구비된다.

상기 윤활압센서(9)는 상기 제1오일펌프(MOP1)로부터의 오일이 상기 제1체크밸브(CK1)를 통과하고, 상기 제2오일펌프(MOP2)로부터의 오일이 상기 레귤레이터밸브(3) 및 상기 제2체크밸브(CK2)를 통과하여 합류된 뒤, 상기 모터제너레이터 및 변속기윤활계통으로 분기되기 전의 구간에 설치된다.

상기 변속제어부(5)는 상기 라인압을 감압하도록 설치된 리듀싱밸브(11)와; 상기 리듀싱밸브(11)에서 감압된 오일압으로 오버드라이브브레이크(OD/B)를 제어하도록 설치된 OD압력제어밸브(OD-PCV)와; 상기 라인압을 입력 받아 상기 OD압력제어밸브(OD-PCV)에 제어압을 제공하도록 설치된 OD솔레노이드밸브(OD-SOL)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 OD솔레노이드밸브(OD-SOL)는 비례제어 솔레노이드 밸브인 VFS(Variable Force Solenoid)로 구성하여, 상기 리듀싱밸브(11)를 통해 라인압을 2차로 감압한 압력을 입력압으로 사용하는 OD압력제어밸브(OD-PCV)를 OD솔레노이드밸브(OD-SOL)로 선형적으로 제어함에 의해, 오버드라이브브레이크(OD/B) 제어시 선형성 및 제어성 확보에 유리하도록 하였다.

또한, 본 발명 유압회로는 상기 리듀싱밸브(11)로 감압된 오일압을 입력 받아 상기 레귤레이터밸브(3)를 제어하여 상기 레귤레이터밸브(3)에서 생성하는 라인압을 조절할 수 있도록 설치된 온오프솔레노이드밸브(O/F-SOL)를 더 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 온오프솔레노이드밸브(O/F-SOL)의 온 또는 오프 상태에 따라 상기 레귤레이터밸브(3)에서는 서로 다른 라인압의 형성이 가능한 바, 예컨대 라인압으로서 최저인 최소라인압과 이보다 높은 최대라인압을 구분하여 형성시킬 수 있도록 하고, 차량의 운전상태에 따라 상기 온오프솔레노이드밸브(O/F-SOL)의 제어로 간단하게 라인압을 조절하여 연비를 향상시키면서도 필요로 하는 충분한 오일압을 항상 형성할 수 있도록 한다.

한편, 상기 레귤레이터밸브(3)로부터 상기 리듀싱밸브(11) 및 OD솔레노이드밸브(OD-SOL)로 라인압을 공급하는 경로상에는 라인압을 제한하는 제2릴리프밸브(RFV2)가 구비되어 있어서, 과도한 라인압의 형성을 구조적으로 방지하도록 하고 있다.

상기한 바와 같은 변속기 유압회로를 제어하는 방법은, 도 3에 예시된 바와 같이 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)의 온도를 검출하는 온도검출단계(S10)와; 상기 온도검출단계(S10)에서 검출된 현재온도가 소정의 설정온도 이상이 되는지 비교하는 온도비교단계(S20)와; 상기 온도비교단계(S20) 수행결과, 검출된 현재온도가 상기 설정온도 이상인 경우에는 상기 제1모터제너레이터(MG1) 및 제2모터제너레이터(MG2)의 속도를 제한함과 아울러 최대 차속을 제한하는 속도제한단계(S30)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)의 온도가 너무 높아서 상기 설정온도 이상이 되면, 상기한 바와 같이 모터제너레이터의 속도를 저하시킴과 아울러 최대 차속을 제한하여 과도한 온도에 의해 모터제너레이터 및 변속기의 내구성이 떨어지게 되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

물론, 상기 설정온도는 상기한 바와 같은 취지에 따라, 모터제너레이터의 내구성 저하를 방지하고 안정된 운전상태를 지속적으로 확보할 수 있는 수준의 온도로서, 다수의 실험 및 해석에 의해 결정될 수 있을 것이다.

한편, 상기 온도검출단계(S10) 이전에는 도시된 바와 같이 현재의 차속 조건에 맞는 라인압을 설정하는 라인압설정단계(S01)를 더 포함하여, 차량의 현재 주행상태에 적합한 라인압을 설정하도록 할 수 있다.

한편, 도 3에는 상기 S10 내지 S30의 모터제너레이터의 온도에 따른 제어방법과 병렬적으로 추가로 진행될 수 있는 차량의 부하에 따른 제어방법을 편의상 함께 도시하고 있는 바, 차량의 부하에 따른 제어방법은, 현재 차량의 구동부하를 판단하는 부하획득단계(S100)와; 상기 부하획득단계(S100)에서 얻어진 현재의 구동부하가 소정의 설정부하 이상인지 여부를 비교하는 부하비교단계(S110)와; 상기 부하비교단계(S110) 수행결과, 현재의 구동부하가 상기 설정부하 이상인 경우 오버드라이브 모드의 진입을 제한하는 모드제한단계(S120)와; 상기 모드제한단계(S120)와 함께 모터제너레이터 및 변속기윤활계통의 윤활만을 위한 소정의 최소라인압으로 라인압을 제한하는 라인압제한단계(S130)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 모드제한단계(S120) 및 라인압제한단계(S130) 수행시에는 상기 속도제한단계(S30)를 추가로 더 수행하는 것이 바람직하다.

즉, 부하획득단계(S100)에서 확인된 차량의 현재부하가 너무 크면, 상기 모드제한단계(S120)에 의해 오버드라이브 모드의 진입을 제한함과 아울러 라인압을 제한하도록 하고, 모터제너레이터들의 속도 및 차속을 제한하여, 불가능한 차량의 운전모드 진입을 방지하고, 라인압을 낮추어 연비를 향상시키면서도, 모터제너레이터와 변속기윤활계통의 윤활성능을 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 상기 부하비교단계(S110) 수행결과, 현재의 구동부하가 상기 설정부하 미만인 경우에는 상기 온도검출단계(S10)를 수행하고, 상기 모터제너레이터의 온도에 따른 제어방법을 차례로 수행하도록 구성할 수 있다.

여기서, 상기 설정부하는 상기한 바와 같은 취지에 따라, 오버드라이브 모드로 진입하는 것이 불가능한 수준의 부하로서, 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정되는 것이 바람직할 것이다.

상기 차량의 부하에 따른 제어방법은 상기 모터제너레이터의 온도에 따른 제어방법과 별도의 서브루틴으로 처리하거나, 컨트롤러의 제어사이클마다 교대하여 반복적으로 수행하도록 구성하는 것이 가능할 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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 윤활라인
3; 레귤레이터밸브
5; 변속제어부
7; 윤활연결라인
9; 윤활압센서
11; 리듀싱밸브
IN; 입력축
OUT; 출력축
PG; 유성기어장치
MOP1; 제1오일펌프
MOP2; 제2오일펌프
CK1; 제1체크밸브
CK2; 제2체크밸브
RFV1; 제1릴리프밸브
RFV2; 제2릴리프밸브
OD/B; 오버드라이브브레이크
OD-PCV; OD압력제어밸브
OD-SOL; OD솔레노이드밸브
O/F-SOL; 온오프솔레노이드밸브
S10; 온도검출단계
S20; 온도비교단계
S30; 속도제한단계
S01; 라인압설정단계
S100; 부하획득단계
S110; 부하비교단계
S120; 모드제한단계
S130; 라인압제한단계

Claims

캐리어(C)가 입력축(IN)을 통해 엔진에 연결되고, 링기어(R)가 출력축(OUT)에 외접기어 방식으로 연결되며, 선기어(S)가 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 유성기어장치(PG)와; 상기 선기어(S)의 회전을 구속시킬 수 있도록 구비된 오버드라이브브레이크(OD/B)와; 상기 출력축(OUT)에 외접기어 방식으로 연결되는 제2모터제너레이터(MG2)를 포함하여 구성된 변속기를 위한 유압회로에 있어서,
상기 입력축(IN)에 연동되도록 설치된 제1오일펌프(MOP1)와;
상기 출력축(OUT)에 연동되도록 설치된 제2오일펌프(MOP2)와;
상기 제1오일펌프(MOP1)로부터의 오일을 상기 모터제너레이터들 및 변속기윤활계통으로 공급하도록 연결된 윤활라인(1)과;
상기 제2오일펌프(MOP2)로부터의 오일압을 조절하여 라인압을 형성하도록 설치된 레귤레이터밸브(3)와;
상기 레귤레이터밸브(3)로부터 조절된 라인압으로 변속요소를 제어하도록 구비된 변속제어부(5)와;
상기 레귤레이터밸브(3)의 토출압을 상기 윤활라인(1)에 연결하는 윤활연결라인(7);을 포함하여 구성되고,
상기 변속제어부(5)는
상기 라인압을 감압하도록 설치된 리듀싱밸브(11)와;
상기 리듀싱밸브(11)에서 감압된 오일압으로 상기 오버드라이브브레이크(OD/B)를 제어하도록 설치된 OD압력제어밸브(OD-PCV)와;
상기 라인압을 입력 받아 상기 OD압력제어밸브(OD-PCV)에 제어압을 제공하도록 설치된 OD솔레노이드밸브(OD-SOL);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 유압회로.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활연결라인(7)에는 상기 윤활라인(1)으로부터 상기 레귤레이터밸브(3)로의 오일 흐름을 차단하는 제2체크밸브(CK2)가 구비되고;
상기 윤활라인(1)에는 윤활라인(1)의 오일압을 제한하는 제1릴리프밸브(RFV1)가 구비되며;
상기 윤활라인(1)에는 상기 윤활연결라인(7)이 연결된 곳으로부터 상기 제1릴리프밸브(RFV1)가 연결된 곳으로의 오일 흐름을 차단하는 제1체크밸브(CK1)가 구비된 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 유압회로.
청구항 2에 있어서,
상기 윤활라인(1)에는 오일압을 센싱하도록 윤활압센서(9)가 설치되고;
상기 윤활압센서(9)는 상기 제1오일펌프(MOP1)로부터의 오일이 상기 제1체크밸브(CK1)를 통과하고, 상기 제2오일펌프(MOP2)로부터의 오일이 상기 레귤레이터밸브(3) 및 상기 제2체크밸브(CK2)를 통과하여 합류된 뒤, 상기 모터제너레이터 및 변속기윤활계통으로 분기되기 전의 구간에 설치되는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 유압회로.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 리듀싱밸브(11)로 감압된 오일압을 입력 받아 상기 레귤레이터밸브(3)를 제어하여 상기 레귤레이터밸브에서 생성하는 라인압을 조절할 수 있도록 설치된 온오프솔레노이드밸브(O/F-SOL);
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 유압회로.
청구항 1에 있어서,
상기 레귤레이터밸브(3)로부터 상기 리듀싱밸브(11) 및 OD솔레노이드로 라인압을 공급하는 경로상에는 라인압을 제한하는 제2릴리프밸브(RFV2)가 구비된 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 유압회로.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 입력축(IN)에는 입력축(IN)의 역회전을 방지하도록 원웨이클러치(OWC)가 더 구비된 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 유압회로.
청구항 6항의 변속기 유압회로를 구비한 변속기를 제어하는 방법에 있어서,
제1모터제너레이터와 제2모터제너레이터(MG2)의 온도를 검출하는 온도검출단계(S10)와;
상기 온도검출단계(S10)에서 검출된 현재온도가 소정의 설정온도 이상이 되는지 비교하는 온도비교단계(S20)와;
상기 온도비교단계(S20) 수행결과, 검출된 현재온도가 상기 설정온도 이상인 경우에는 상기 제1모터제너레이터(MG1) 및 제2모터제너레이터(MG2)의 속도를 제한함과 아울러 최대 차속을 제한하는 속도제한단계(S30);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 제어방법.
청구항 9에 있어서,
상기 온도검출단계(S10) 이전에는 현재의 차속 조건에 맞는 라인압을 설정하는 라인압설정단계(S01)를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 제어방법.
청구항 10에 있어서,
현재 차량의 구동부하를 판단하는 부하획득단계(S100)와;
상기 부하획득단계(S100)에서 얻어진 현재의 구동부하가 고부하 상태를 나타내는 소정의 설정부하 이상인지 여부를 비교하는 부하비교단계(S110)와;
상기 부하비교단계(S110) 수행결과, 현재의 구동부하가 상기 설정부하 이상인 경우 오버드라이브 모드의 진입을 제한하는 모드제한단계(S120)와;
상기 모드제한단계(S120)와 함께 모터제너레이터 및 변속기윤활계통의 윤활만을 위한 소정의 최소라인압으로 라인압을 제한하는 라인압제한단계(S130);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 제어방법.
청구항 11에 있어서,
상기 모드제한단계(S120) 및 라인압제한단계(S130) 수행시에는 상기 속도제한단계(S30)를 추가로 더 수행하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 제어방법.
청구항 11에 있어서,
상기 부하비교단계(S110) 수행결과, 현재의 구동부하가 상기 설정부하 미만인 경우에는 상기 온도검출단계(S10)를 수행하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 제어방법.