KR101683991B1 - 하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)가 구비된 하이브리드 차량용 엔진(10)의 동력을 전달 또는 차단하는 디스크허브부(101)와; 상기 디스크허브부(101)와 연동되며, 상기 엔진(10)의 풀리에 벨트로 연결되는 풀리부(102)와; 상기 풀리부(102)와 연동되어 자기장을 발생시키는 필드코일부(103)로 구성되어, 하이브리드 차량에서 HSG 또는 ISG가 동작하는 구간에서는 엔진과 벨트가 체결되어 동력을 전달하고, HSG 또는 ISG 동작이 불필요한 구간에서는 엔진과의 체결을 해제하여 운행 간 소비되는 전력을 최소화하는 동시에 엔진 부하를 저감시킴으로써 연비를 향상시켜 상품성을 증대시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조 및 제어 방법{Engine pulley structure of hybrid vehicle and method thereof}
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 차량에서 HSG 또는 ISG가 동작하는 구간에서는 엔진과 벨트가 체결되어 동력을 전달하고, HSG 또는 ISG 동작이 불필요한 구간에서는 엔진과의 체결을 해제하여 운행 간 소비되는 전력을 최소화시키기 위한 하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 HSG는 Hybrid Starter Generator의 약자이며, ISG는 Idle Starter Generator의 약자로써, 종래의 가솔린 및 디젤 차량의 엔진 스타터 모터(Startor Motor)와 유사한 엔진 구동의 보조 기능을 수행한다.
이때, HSG/ISG 와 스타터 모터의 대표적인 차이점으로는 스타터 모터는 12V 차량 보조 배터리 파워를 사용하는데 반해, HSG는 하이브리드 및 플러그인 하이브리드 차량의 고전압배터리의 파워를 소모하며, ISG는 48V 전압을 사용한다.
한편, 공통점으로는 엔진 풀리와 벨트로 연결된다.
그러나, 종래에는 엔진과의 상시 벨트 체결 조건 때문에 엔진 구동 이후에도 여타 기능을 수행하지 않음에도 적은 양이지만 엔진 측에서는 부하로 간주되어 연비 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
특허 1 : 대한민국 등록특허 10-1371461
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 차량에서 HSG 또는 ISG가 동작하는 구간에서는 엔진과 벨트가 체결되어 동력을 전달하고, HSG 또는 ISG 동작이 불필요한 구간에서는 엔진과의 체결을 해제하여 운행 간 소비되는 전력을 최소화시키기 위한 것을 목적으로 한다.
이러한 본 발명은 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)가 구비된 하이브리드 차량용 엔진의 동력을 전달 또는 차단하는 디스크허브부와; 상기 디스크허브부와 연동되며, 상기 엔진의 풀리에 벨트로 연결되는 풀리부와; 상기 풀리부와 연동되어 자기장을 발생시키는 필드코일부;를 포함함으로써 달성된다.
상기 엔진의 동력은 컴프레서로 전달되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 풀리부는 상기 벨트와 연결되어 회전 가능하게 구비되며, 클러치에 전원 인가 시 상기 엔진의 동력을 상기 컴프레서로 전달하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 클러치는 개폐 작동을 전자석 원리로 수행하는 전자석 클러치가 적용되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 엔진의 동력은 디스크를 통해 상기 컴프레서로 전달되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 필드코일부는 상기 클러치에 전원 인가 시 자기장이 발생되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)가 구비된 하이브리드 차량용 엔진의 동력을 컴프레서로 전달하거나 차단하는 디스크허브부와; 상기 디스크허브부와 연동되며, 상기 엔진의 풀리에 벨트로 연결되어 회전 가능하게 구비되고, 클러치에 전원 인가 시 상기 엔진의 동력을 상기 컴프레서로 전달하는 풀리부와; 상기 풀리부와 연동되어 상기 클러치에 전원 인가 시 자기장을 발생시키는 필드코일부;를 포함함으로써 달성된다.
상기 HSG 또는 ISG 사용 시에는 상기 클러치가 접합되어 동력을 전달하고, 미사용 시에는 상기 엔진과의 체결을 해제하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)의 토크가 0인지 판단하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 토크가 0인 경우 풀리부의 전자석클러치를 락업(lock up)시키는 제2단계와; 상기 제2단계에서 상기 전자석클러치 락업 후 상기 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)의 토크가 0인지 판단하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 토크가 0인 경우 상기 풀리부의 전자석클러치를 오픈시키는 제4단계;를 포함함으로써 달성된다.
상기 제1단계에서 토크가 0이 아닌 경우 상기 제4단계로 이동하며, 상기 제3단계에서 토크가 0이 아닌 경우 이전 단계로 이동하도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 하이브리드 차량에서 HSG 또는 ISG가 동작하는 구간에서는 엔진과 벨트가 체결되어 동력을 전달하고, HSG 또는 ISG 동작이 불필요한 구간에서는 엔진과의 체결을 해제하여 운행 간 소비되는 전력을 최소화하는 동시에 엔진 부하를 저감시킴으로써 연비를 향상시켜 상품성을 증대시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 하이브리드 차량의 엔진 풀리 제어 방법을 도시하는 흐름도.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 하이브리드 차량의 엔진 풀리 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 동력을 전달 또는 차단하는 디스크허브부(101)와, 엔진(10)의 풀리에 벨트(미도시)로 연결되는 풀리부(102)와, 자기장을 발생시키는 필드코일부(103)를 포함한다.
디스크허브부(101)는 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)가 구비된 하이브리드 차량용 엔진(10)의 동력을 전달 또는 차단한다. 여기서 ISG(Idle Starter Generator)는 Idle Stop and Go 기능 시 엔진의 시동을 거는 모터이다.
이때, 엔진(10)의 동력은 디스크허브부(101)를 통해 컴프레서(미도시)로 전달된다.
또한, 엔진(10)의 동력은 디스크를 통해 컴프레서로 전달되도록 하는 것이 바람직하다.
풀리부(102)는 디스크허브부(101)와 연동되며, 엔진(10)의 크랭크 풀리에 벨트(미도시)로 연결되어 동력 전달이 가능하게 한다.
또한, 풀리부(102)는 벨트와 연결되어 회전 가능하게 구비되며, 클러치(100)에 전원 인가 시 엔진(10)의 동력을 컴프레서로 전달하도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 클러치(100)는 개폐 작동을 전자석 원리로 수행하는 전자석 클러치가 적용되도록 하는 것이 바람직하다.
필드코일부(103)는 풀리부(102)와 연동되어 자기장을 발생시킨다.
이때, 필드코일부(103)는 클러치(100)와 연동됨으로 인해 전원 인가 시 자기장이 발생되도록 한다.
한편, HSG 또는 ISG 사용 시에는 클러치가 접합되어 동력을 전달하고, 미사용 시에는 엔진(10)과의 체결을 해제하도록 하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명은 엔진(10)과의 체결부위를 클러치(100) 형태로 변경하고, 해당클러치의 개폐(Lock Up/Open)을 전자석 원리로 수행하는 전자클러치를 장착하고, HSG/ISG 토크 지령이 0이 아닌 구간에서는 클러치를 감싸고 있는 코일에 전류를 인가하여 한 쪽의 클러치(100)를 자화시키고, 자화된 한 쪽의 클러치(100)에서 발생되는 자력으로 인해 다른 클러치(100)에 결합되어 클러치(100) Lock Up이 발생한다.
이때, Lock Up 상태에서는 코일에 Lock Up 유지에 필요한 전류가 지속적으로 공급되며, HSG/ISG 토크 지령이 0이 되면, 해당전류를 차단하고, 한 쪽 클러치(100)의 복원에 필요한 탄성계수를 갖는 스프링에 의하여 도 1에 도시된 바와 같이 클러치(100) Open이 이루어진다.
또한, HSG/ISG의 회전자가 토크 지령 유무와 관계없이 엔진(10)이 구동하는 동안 회전하였다면, 제안된 클러치(100)를 사용 시 Open 구간에서는 회전자가 정지하게 되고, 1DC(Driving Cycle)내에서 제안된 클러치(100)의 Lock Up 시 발생되는 전력손실 보다 기존의 엔진(10) 회전 시 발생되는 HSG/ISG의 회전자 회전을 위한 벨트 구동에 따른 손실이 크기 때문에 손실 절감 분 만큼의 연비가 향상된다.
본 발명의 하이브리드 차량의 엔진 풀리 제어 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, HSG 또는 ISG의 토크를 판단하는 제1단계와, 풀리부(102)의 전자석클러치를 락업시키는 제2단계와, 락업 후 HSG 또는 ISG의 토크를 판단하는 제3단계와, 풀리부(102)의 전자석클러치를 오픈시키는 제4단계를 포함한다.
제1단계는 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)의 토크가 0인지 판단한다.
제2단계는 제1단계에서 토크가 0인 경우 풀리부(102)의 전자석클러치를 락업(lock up)시켜 전류 공급을 지속시킨다.
제3단계는 제2단계에서 전자석클러치 락업 후 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)의 토크가 0인지 판단한다.
제4단계는 제3단계에서 토크가 0인 경우 풀리부(102)의 전자석클러치를 오픈시켜 HSG/ISG의 회전자를 정지시킬 수 있게 한다.
이때, 제1단계에서 토크가 0이 아닌 경우 제4단계로 이동하며, 제3단계에서 토크가 0이 아닌 경우 이전 단계로 이동하도록 하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명은 엔진(10)과의 체결부위를 클러치 형태로 변경하여 해당클러치의 개폐(Lock Up/Open)을 전자석 원리로 수행하는 전자클러치를 장착하고, HSG/ISG 토크 지령이 0이 아닌 구간에서는 클러치를 감싸고 있는 코일에 전류를 인가하여 한 쪽의 클러치(100)를 자화시키고, 자화된 한 쪽의 클러치(100)에서 발생되는 자력으로 인해 다른 클러치(100)에 결합되어 클러치(100) Lock Up이 발생한다.
이때, Lock Up 상태에서는 코일에 Lock Up 유지에 필요한 전류가 지속적으로 공급되며, HSG/ISG 토크 지령이 0이 되면, 해당전류를 차단하고, 한 쪽 클러치(100)의 복원에 필요한 탄성계수를 갖는 스프링에 의하여 클러치(100) Open이 이루어진다.
또한, HSG/ISG의 회전자가 토크 지령 유무와 관계없이 엔진(10)이 구동하는 동안 회전하였다면, 클러치(100) 사용 시 Open 구간에서는 회전자가 정지하게 되고, 1DC(Driving Cycle)내에서 제안된 클러치(100)의 Lock Up 시 발생되는 전력손실 보다 기존의 엔진(10) 회전 시 발생되는 HSG/ISG의 회전자 회전을 위한 벨트 구동에 따른 손실이 크기 때문에 손실 절감 분 만큼의 연비가 향상된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 엔진 100 : 클러치
101 : 디스크허브부 102 : 풀리부
103 : 필드코일부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)의 토크가 0인지 판단하는 제1단계와;
    상기 제1단계에서 토크가 0인 경우 상기 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)가 구비된 하이브리드 차량용 엔진의 동력을 전달 또는 차단하는 디스크허브부와 연동되며 상기 엔진의 풀리에 벨트로 연결되는 풀리부의 전자석클러치를 락업(lock up)시키는 제2단계와;
    상기 제2단계에서 상기 전자석클러치 락업 후 상기 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)의 토크가 0인지 판단하는 제3단계와;
    상기 제3단계에서 토크가 0인 경우 상기 풀리부의 전자석클러치를 오픈시키는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 풀리 클러치 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1단계에서 토크가 0이 아닌 경우 상기 제4단계로 이동하며, 상기 제3단계에서 토크가 0이 아닌 경우 상기 제2단계로 이동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 풀리 클러치 제어 방법.
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