KR101724508B1 - 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법 Download PDF

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김경철
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현대자동차 주식회사
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Abstract

하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은, 하이브리드 차량이 주행 중이고 EOP(Electric Oil Pump)가 제어될 수 없을 때, 제어기가 변속기에 포함되고 EOP에 의해 구동되는 OD(overdrive) 브레이크의 작동을 금지시키는 단계와, 제어기가 하이브리드 차량의 변속기에 포함된 회전 구동부의 발열량에 근거하여 하이브리드 차량의 속도를 제한시키는 단계와, 제어기가 하이브리드 차량을 구동하는 구동 모터의 온도에 근거하여 구동 모터의 토크를 제한하는 단계와, 제어기가 하이브리드 차량에 포함된 MOP(Mechanical Oil Pump)를 구동하여 하이브리드 차량을 림프 홈 주행시키는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법{Limp home mode drive method for hybrid electric vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, MOP(Mechanical Oil Pump, 기계식 오일 펌프)에 의한 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법에 관한 것이다.
가솔린 차량에서는 엔진에 연결되어 회전에 의하여 동작하는 기계식 오일 펌프(Mechanical Oil Pump, MOP)만을 사용하였으나, 하이브리드 차량에서는 전기차 주행 모드의 존재로 인하여 전동식 오일 펌프(Electric Oil Pump, EOP)의 사용 영역 및 빈도가 증가하고 있다.
기계식 오일 펌프는 하이브리드 자동차의 엔진에 직결되어 회전하면서 오일 팬(oil pan)에 저장된 작동유를 흡입하여 변속기에 토출(공급)하여 변속기를 동작시킬 수 있다. 전동식 오일 펌프는 고전압 배터리를 이용하여 모터에 의하여 구동되어 변속기를 동작시킬 수 있다.
하이브리드 차량은 변속기를 구동하기 위해 필요로 하는 작동유를 공급하는 전동식 오일 펌프(Electric Oil Pump), EOP의 작동을 제어하기 위한 펌프 제어기, 및 EOP의 전력 공급을 단속하기 위한 릴레이(relay) 등을 포함하는 오일 펌프 유닛(Oil Pump Unit)을 포함한다.
OPU의 펌프 제어기는 상위 제어기인 변속기의 작동을 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU)와 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 정보를 송수신하며, TCU에서 인가되는 제어신호에 의해 EOP의 동작을 전자적으로 제어한다.
그러나 펌프 제어기에 CAN 통신이 불가능한 고장 등이 발생하거나, TCU와 펌프 제어기 사이의 CAN 통신상에 문제가 발생하는 경우, 또는 펌프 릴레이 등의 부품에서 고장이 발생하는 경우, TCU에서 송신하는 제어신호를 펌프 제어기에서 수신하지 못할 뿐만 아니라 EOP의 작동이 제어될 수 없으므로, EOP가 변속기에 작동유를 공급할 수 없게 된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제(목적)는 전동식 오일 펌프(EOP)가 고장났을 경우, MOP로 하이브리드 차량(하이브리드 전기차(hybrid electric vehicle, HEV))을 제한적으로 구동하여 하이브리드 차량의 림프 홈 주행을 가능하게 하는, MOP에 의한 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결(달성)하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은, 하이브리드 차량이 주행 중이고 EOP(Electric Oil Pump)가 제어될 수 없을 때, 제어기가 변속기에 포함되고 상기 EOP에 의해 구동되는 OD(overdrive) 브레이크의 작동을 금지시키는 단계; 상기 제어기가 상기 하이브리드 차량의 변속기에 포함된 회전 구동부의 발열량에 근거하여 상기 하이브리드 차량의 속도를 제한시키는 단계; 상기 제어기가 상기 하이브리드 차량의 변속기를 구동하는 구동 모터의 온도에 근거하여 상기 구동 모터의 토크를 제한하는 단계; 및 상기 제어기가 상기 하이브리드 차량에 포함된 MOP(Mechanical Oil Pump)를 구동하여 상기 하이브리드 차량을 림프 홈 주행시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은, 상기 제어기가 운전자의 요구 토크가 상기 구동 모터의 제한된 토크 이상인 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 운전자의 요구 토크가 상기 구동 모터의 제한된 토크 이상인 것으로 판단될 때, 상기 제어기는 상기 하이브리드 차량의 변속기를 구동하는 엔진을 온(on)시킨 후 상기 온(on)된 엔진 및 상기 구동 모터에 의해 구동되는 상기 변속기를 동작시키는 MOP(Mechanical Oil Pump)를 구동하여 상기 하이브리드 차량을 림프 홈 주행시킬 수 있다.
상기 회전 구동부는 기어(gear)를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은, 상기 제어기가 상기 하이브리드 차량이 주행 중인 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 하이브리드 차량이 주행 중이 아닌 것으로 판단될 때, 상기 제어기는 상기 하이브리드 차량의 변속기를 구동하는 엔진을 오프(off)시킬 수 있다.
상기 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은, 상기 제어기가 상기 엔진이 오프(off)된 후 상기 하이브리드 차량에 포함된 배터리의 충전이 필요한 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단될 때, 상기 제어기는 경고등이 점등되도록 제어할 수 있다.
상기 회전 구동부의 발열량이 클 때 상기 하이브리드 차량의 속도는 작을 수 있다.
상기 구동 모터의 온도가 높을 때 상기 구동 모터의 토크는 작을 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은, FHS(Flexible Hybrid System) 타입(type)의 변속기를 구동하는 EOP(Electric Oil Pump)의 제어 불가 시 FAIL-SAFE 로직(logic)(고장시 안전제어 로직)으로서, MOP(Mechanical Oil Pump)에 의한 림프 홈 주행을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예는 FHS 변속기를 동작(작동)시키는 EOP가 고장이거나 또는 EOP의 제어가 불가능한 경우와 같은 차량 주행 불가인 상황에서 림프 홈 주행이 가능하게 하는 FAIL-SAFE 로직일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 FHS 변속기의 구동 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FHS 변속기를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 FHS 변속기를 구동하는 MOP 및 EOP를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다.
도 4는 도 3에 도시된 차속 제한 로직(logic)을 설명하는 그래프(graph)이다.
도 5는 도 3에 도시된 구동 모터 토크 제한 로직(logic)을 설명하는 그래프(graph)이다.
도 6은 도 3에 도시된 구동 모터 토크 제한 로직(logic)을 설명하는 흐름도(flowchart)이다.
본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "전기적 또는 기계적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
EOP 제어가 불가능한 고장 발생에 따른 MOP에 의한 림프 홈 주행에 대한 관련 기술을 설명하면 다음과 같다.
상기 관련 기술은 차량의 토크 및 속도를 제한하여 MOP를 상시 구동하여 FAIL-SAFE 제어를 수행하여 차량의 림프 홈 주행을 가능하게 한다.
FHS(Flexible Hybrid System) 타입(type)의 변속기의 구성은 관련 기술에 따른 하이브리드 시스템(하이브리드 차량의 변속기)의 구성과 다르고 FHS 변속기를 동작시키고 MOP와 EOP를 포함하는 유압회로(hydraulic circuit)와 상기 하이브리드 시스템을 동작시키고 MOP와 EOP를 포함하는 유압회로는 서로 다르므로, FHS 변속기에는 상기 관련 기술에 따른 MOP 림프 홈 주행 방법이 적용될 수 없다. FHS 변속기에 관련 기술에 따른 MOP 림프 홈 주행 방법이 적용되면, MOP의 상시 구동을 할 수 있는 조건이 FHS 변속기에 포함되지 않으므로 변속기는 손상을 입게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FHS 변속기를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 FHS 변속기는 두 개의 모터들(105, 125)과 엔진(130)에 의해 구동되는 변속기일 수 있고, 무단 변속기(continuously variable transmission, CVT)의 기능을 수행할 수 있다.
상기 변속기는 유성기어 세트(set)(또는 유성기어 장치)(120)를 포함할 수 있다. 유성기어 세트(120)의 링 기어(ring gear)(121)는 제1 카운터 샤프트(counter shaft)(133)를 통해 동력 출력부(135)의 출력축(output shaft) (132)에 연결될 수 있다. 출력축(132)은 휠(Wheel 또는 driving wheels)에 동력을 전달할 수 있다.
제1 카운터 샤프트(133)는 기어(gear)를 통해 출력축(132)에 연결될 수 있다. 제1 카운터 샤프트(133)는 동력 출력부(135)에 포함될 수 있다. 동력 출력부(135)의 제2 카운터 샤프트(131)는 기어를 통해 출력축(또는 메인 샤프트(main shaft))(132)에 연결될 수 있다.
유성기어 세트(120)의 캐리어(carrier)(122)는 one way clutch(일방향 클러치, OWC)(115) 및 내연 기관 엔진(internal combustion engine)과 같은 엔진(130)에 연결될 수 있다. 유성기어 세트(120)의 선 기어(sun gear)(123)는 오버드라이브 브레이크(overdrive brake)(OD/B)(110)에 연결될 수 있다. OD/B(110)는 OD(overdrive) 클러치, OD 브레이크 클러치, 또는 OD 클러치 브레이크로도 언급될 수 있다.
one way clutch(일방향 클러치, OWC)(115) 및 오버드라이브 브레이크(overdrive brake)(OD/B)(110)는 변속기의 하우징(housing)에 연결될 수 있다.
제1 모터(또는 제1 구동 모터)(105)는 선 기어(123)에 연결될 수 있다. 제2 모터(또는 제2 구동 모터)(125)는 제2 카운터 샤프트(131)에 연결될 수 있다. 제1 모터(105)는 FHS 변속기를 포함하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리를 충전시키는 발전기(generator)로도 동작될 수 있다. 상기 고전압 배터리는 제1 모터(105) 및 제2 모터(125)에 전원(전력)을 공급할 수 있다.
도 1의 FHS 변속기는 파워 스플리트-패러렐(Power Split-Parallel) 방식의 하이브리드 차량용 변속기일 수 있다.
하이브리드 차량 주행 모드인 HEV모드(hybrid electric vehicle mode) 중 파워 스플리트 방식(파워 스플리트 동작 모드(mode)은 엔진(130)의 동력(power)이 동력 출력부(135)를 통해 출력되고 엔진(130)의 동력에 의해 제1 모터(105)가 발전기로 동작하는 방식을 의미할 수 있다. 파워 스플리트 방식에서 오버드라이브 브레이크(110)는 개방(open) 상태이고 OWC(125)는 개방 상태(또는 프리(free) 상태)일 수 있다. 제1 모터(105)가 발전기로 동작할 때 하이브리드 차량에 포함된 고전압 배터리가 충전될 수 있다.
HEV모드 중 패러렐(Parallel) 방식(패러렐(Parallel) 모드)는 엔진(130)의 동력(power) 및 제2 모터(125)의 동력이 동력 출력부(135)를 통해 출력되는 방식을 의미할 수 있다. 패러렐(Parallel) 방식에서 오버드라이브 브레이크(115)는 폐쇄(close) 상태이고 OWC(115)는 개방 상태(또는 프리(free) 상태)일 수 있다.
하이브리드 차량 주행 모드 중 제1 EV 모드(electric vehicle mode)는 제2 모터(125)의 동력만이 동력 출력부(135)를 통해 출력되는 방식을 의미할 수 있다. 제1 EV 모드에서 오버드라이브 브레이크(110)는 개방(open) 상태이고 OWC(115)는 개방 상태(또는 프리(free) 상태)일 수 있다.
하이브리드 차량 주행 모드 중 제2 EV 모드(electric vehicle mode)는 제1 모터(105)의 동력 및 제2 모터(125)의 동력이 동력 출력부(135)를 통해 출력되는 방식을 의미할 수 있다. 제2 EV 모드에서 오버드라이브 브레이크(110)는 개방(open) 상태이고 OWC(115)는 잠금 상태(또는 락(lock) 상태)일 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 FHS 변속기를 구동하는 MOP 및 EOP를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 MOP(200) 및 EOP(300)는 유압 회로에 포함될 수 있다.
변속기 내의 윤활(또는 윤활 기능)과 모터들(105, 125)의 냉각(냉각 기능)은 MOP(200)가 주로 담당(또는 수행)하고, MOP(200)로 변속기 내의 윤활과 모터(105, 125)의 냉각이 부족한 경우 EOP(300)의 보조가 필요할 수 있다. 운전 부하가 올라가 MOP로 변속기 내의 윤활과 모터(105, 125)의 냉각을 충족시키기 위해 부족한 경우, 또는 차량이 정지 중이어서 MOP가 동작하지 않은 경우 등에서는 EOP 동작이 필요할 수 있다. 즉, EOP(300)는 차량의 고부하 운전(high load operability)에서 MOP의 작동(동작)을 보조할 수 있다. 그리고 EOP(300)는 차량의 고속 영역에서 동작되고 연비 향상 목적으로 사용되는 OD 브레이크(110)의 제어압을 형성(담당)할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다. 상기 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은 도 1의 FHS 변속기를 구동하는 도 2의 MOP(200) 및 EOP(300)를 포함하는 하이브리드 차량에 적용될 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 차량 주행 판단 단계(405)에서 제어기는 EOP 제어가 불가능한 고장이 발생한 하이브리드 차량이 주행 중인 지 여부를 판단할 수 있다. 하이브리드 차량이 주행 중일 때 하이브리드 차량의 속도는 0보다 클 수 있다. 상기 EOP 제어가 불가능한 고장은 EOP의 고장, EOP를 제어하는 제어 장치의 고장, 또는 릴레이(relay) 또는 와이어링(wiring) 고장으로 EOP에 전원이 미공급되는 고장 등을 포함할 수 있다.
상기 제어기는, 예를 들어, 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 상기 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어일 수 있고, 상기 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다. 제어기는 상기 변속기 및 유압 회로를 포함하는 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어할 수도 있다.
차량 주행 판단 단계(405)에서 하이브리드 차량이 주행 중이 아닌 것으로 판단될 때, 프로세스(process)인 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은 엔진 오프(OFF) 단계(410)로 진행될 수 있다. 차량 주행 판단 단계(405)에서 하이브리드 차량이 주행 중인 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 OD 브레이크 작동 금지 단계(425)로 진행될 수 있다.
엔진 오프(OFF) 단계(410)에 따르면, 상기 제어기는 엔진(130)이 오프(OFF)되도록 제어할 수 있다. MOP(200)는 차축(axle)에 물려 있어(차축에 연결되어 동작하므로) 차속에 비례하여 동작하므로, 차량이 정지할 때는 MOP도 동작을 하지 않아 엔진을 작동시키면 안 된다. 차량이 정지할 때 엔진 및 모터(105 또는 125)가 작동되는 경우, 윤활할 방법이 없어 변속기가 손상을 입을 수 있다.
배터리 충전 판단단계(415)에 따르면, 제어기는 엔진(130)이 오프(OFF)된 후 하이브리드 차량에 포함된 배터리(예, 고전압 배터리)의 충전이 필요한 지 여부를 판단할 수 있다.
배터리 충전 판단단계(415)에서 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 경고 단계(420)로 진행될 수 있다.
경고 단계(420)에 따르면, 제어기는 배터리의 충전을 할 수 없다는 경고 문구가 하이브리드 차량의 디스플레이 장치(display device)에 디스플레이(display)되도록 제어하거나 또는 경고등(또는 경고 지시등)이 점등되도록 제어할 수 있다.
차량이 정지상태에서도 에어컨을 가동하는 등으로 배터리는 지속적으로 소모될 수 있다. 배터리의 충전이 필요한 경우, 엔진을 켜야(on) 한다. 그러나 엔진을 켰을 경우, MOP(200) 및 EOP(300) 모두가 동작하지 않으므로 변속기가 손상될 수 있다. 그러므로, 경고 단계(420)에서 언급한 바와 같이 경고 문구 또는 경고등이 점등되어 운전자에게 알릴 필요가 있다.
OD 브레이크 작동 금지 단계(425)에 따르면, 제어기는 변속기에 포함되고 EOP(300)에 의해 구동되는 OD(overdrive) 브레이크(110)의 작동을 금지시킬 수 있다. OD 브레이크(110)는 EOP(300)가 고장이 나면, 동작을 위한 제어압을 줄 수가 없고 MOP(200)로는 제어압을 제공할 수가 없으므로 작동을 하면 안 된다. OD 브레이크(110)는 연비를 위한 목적으로 동작하지 않아도 차량의 주행에 문제가 없을 수 있다.
차속 제한 로직(logic) 시작 단계(430)에 따르면, 제어기는 OD 브레이크 작동 금지 단계(425) 후 상기 하이브리드 차량의 속도를 제한하는 로직의 수행을 시작할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 차속 제한 로직(logic)을 설명하는 그래프(graph)이다.
도 4를 참조하면, 하이브리드 차량의 주행 중에 EOP 고장 발생 시, MOP(200)만으로 변속기에 포함된 기어(gear), 기어류(gear assembly), 또는 기어축(gear shaft)(기어에 연결된 축)을 지지하는 베어링(bearing) 등과 같은 냉각 필요 요소(element)(또는 회전 구동부(rotation driver))의 윤활과 냉각을 담당해야 한다. 차속이 올라가는 경우 냉각 필요 요소도 빠른 회전을 하므로, 냉각 필요 요소가 요구하는 윤활과 냉각 필요 요소의 발열에 대한 냉각 요구량이 커질 수 있다. 이러한 윤활 및 냉각 요구는 MOP 만으로 감당될 수 없으므로 차량속도제한이 필요할 수 있다.
도 4의 그래프에서 냉각 필요 요소의 발열량은 아래와 같은 수학식으로 주어질 수 있다.
냉각 필요 요소의 발열량 = 기어의 회전속도*[abs(기어의 전달토크)*기어의 손실율상수 + 기어계(gear system)에 포함된 베어링의 드래그(drag) 상수]
상기 수학식에서, abs 는 절대값을 구하는 함수를 지시(indication)할 수 있다.
도 4에서, A는 발열량의 변화에 따라 변경되지 않는 최소의 속도 값으로서, 예를 들어 0%일 수 있고, 시험(test)(또는 실험)에 의해 선정될 수 있다.
도 4에서, B, C, 및 B에 대응하는 속도(speed)와 C에 대응하는 속도 사이의 값인 X % 는 시험을 통해 선정될 수 있다. B와C사이의 속도는 선형 기울기 또는 비선형 기울기를 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기어류(gear assembly)와 같은 냉각 필요 요소의 발열량이 많을 수록 속도제한이 되다가, 발열량이 줄어든다면 속도제한이 해제될 수 있다.
다시 도 3를 참조하여 차속 제한 로직(logic)을 부연하여 설명하면 다음과 같다.
제1 냉각 필요 요소 발열량 판단 단계(435)에 따르면, 제어기는 냉각 필요 요소의 발열량이 기준값인 B이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 제1 냉각 필요 요소 발열량 판단 단계(435)에서 냉각 필요 요소의 발열량이 B이상이 아닌 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 속도 제한 없음 단계(440)로 진행될 수 있다. 제1 냉각 필요 요소 발열량 판단 단계(435)에서 냉각 필요 요소의 발열량이 B이상인 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 제2 냉각 필요 요소 발열량 판단 단계(445)로 진행될 수 있다.
제2 냉각 필요 요소 발열량 판단 단계(445)에 따르면, 제어기는 냉각 필요 요소의 발열량이 기준값인 C이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 제2 냉각 필요 요소 발열량 판단 단계(445)에서 냉각 필요 요소의 발열량이 C이상이 아닌 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 제1 속도 제한 단계(450)로 진행될 수 있다. 제2 냉각 필요 요소 발열량 판단 단계(445)에서 냉각 필요 요소의 발열량이 C이상인 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 제2 속도 제한 단계(455)로 진행될 수 있다.
제1 속도 제한 단계(450)에 따르면, 제어기는 상기 하이브리드 차량의 속도를 X%로 제한하여 차량을 구동시킬 수 있다.
제2 속도 제한 단계(455)에 따르면, 제어기는 상기 하이브리드 차량의 속도를 A%로 제한하여 차량을 구동시킬 수 있다.
구동 모터 토크 제한 로직(logic) 단계(460)에 따르면, 제어기는 차속 제한 로직(logic)을 수행한 후 상기 하이브리드 차량의 구동 모터(105 또는 125)의 토크를 제한하는 제어 로직(제어 방법)을 수행할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 구동 모터 토크 제한 로직(logic)을 설명하는 그래프(graph)이다.
도 5를 참조하면, 하이브리드 차량의 주행 중에 EOP 고장 발생 시, MOP만으로 구동모터(105, 125)의 냉각을 담당해야 한다. 차량의 고부하 영역에서는 모터 발열이 심해지며 MOP(200)만으로 냉각을 감당하지 못할 수가 있다. 그러므로 구동 모터(105, 125)의 온도가 모니터링되어 토크 제한이 수행되어야 한다.
도 5에서, D는 구동 모터의 온도 영향에 상관없는 최소의 토크값으로서, 예를 들어 0%일 수 있고, MOP(200)의 용량에 따라 D값은 달라지며, 시험(test)(또는 실험)에 의해 선정될 수 있다. D에 대응하는 부하는 추가적으로 냉각을 필요하지 않는 부하일 수 있다.
도 5에서, E, F, 및 E에 대응하는 토크(torque)와 F에 대응하는 토크 사이의 값인 Y % 는 시험을 통해 선정될 수 있다. E와 F사이의 토크는 선형 기울기 또는 비선형 기울기를 가질 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 구동 모터 토크 제한 로직(logic)을 설명하는 흐름도(flowchart)이다.
도 6을 참조하면, 제1 구동 모터 온도 판단 단계(505)에서, 제어기는 구동 모터(105 또는 125)의 온도가 기준값인 E이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 제1 구동 모터 온도 판단 단계(505)에서 구동 모터 온도가 E이상이 아닌 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 구동 모터 토크 제한 없음 단계(510)로 진행될 수 있다. 제1 구동 모터 온도 판단 단계(505)에서 구동 모터 온도가 E이상인 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 제2 구동 모터 온도 판단 단계(515)로 진행될 수 있다.
제2 구동 모터 온도 판단 단계(515)에 따르면, 제어기는 구동 모터 온도가 기준값인 F이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 제2 구동 모터 온도 판단 단계(515)에서 구동 모터 온도가 기준값인 F이상이 아닌 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 제1 토크 제한 단계(520)로 진행될 수 있다. 제2 구동 모터 온도 판단 단계(515)에서 구동 모터 온도가 기준값인 F이상인 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 제2 토크 제한 단계(525)로 진행될 수 있다.
제1 토크 제한 단계(520)에 따르면, 제어기는 상기 구동 모터의 토크를 Y%로 제한하여 구동 모터를 구동시킬 수 있다.
제2 토크 제한 단계(525)에 따르면, 제어기는 상기 구동 모터의 토크를 D%로 제한하여 구동 모터를 구동시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 비교 단계(465)에서 제어기는 운전자의 요구 구동 토크(또는 운전자 요구 토크)가 상기 구동 모터 토크 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 운전자 요구 토크는 하이브리드 차량에 포함된 가속 페달 센서(acceleration pedal sensor)(acceleration position sensor 또는 acceleration pedal position sensor)에 의해 검출될 수 있다. 비교 단계(465)에서 운전자의 요구 구동 토크가 구동 모터 토크 이상인 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 엔진 온(ON) 단계(470)로 진행될 수 있다. 비교 단계(465)에서 운전자의 요구 구동 토크가 구동 모터 토크 이상인 것이 아닌 것으로 판단될 때, 프로세스(process)는 림프 홈 주행 단계(475)로 진행될 수 있다.
차량 구동에 필요한 토크는 아래와 같은 수학식으로 주어질 수 있다.
차량 구동에 필요한 토크 = (엔진 토크) + (구동 모터 토크)
운전자의 요구 토크가 상기 제한된 구동 모터의 토크 이상일 때 엔진을 온(ON)하여 HEV모드 주행의 요구 토크를 만족시켜, 차량의 고토크부하 영역에서도 림프 홈 주행이 가능하게 할 수 있다.
림프 홈 주행 단계(475)에 따르면, 제어기는 상기 하이브리드 차량에 포함된 MOP(Mechanical Oil Pump)를 구동하여 상기 하이브리드 차량을 림프 홈 주행시킬 수 있다. 상기 하이브리드 차량을 구동하는 엔진(130)이 온(on)된 경우에는, 제어기는 상기 온(on)된 엔진 및 상기 구동 모터에 의해 구동되는 상기 변속기를 동작시키는 MOP(Mechanical Oil Pump)를 구동하여 상기 하이브리드 차량을 최소한의 주행 상태인 림프 홈 모드로 주행시킬 수 있다.
전술한 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법의 실시예가 다음과 같이 설명될 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 하이브리드 차량 주행 중 와이어 단선 등과 같은 EOP(300)의 고장(또는 EOP 제어 불가능)이 발생될 때, MOP(200)만 동작시켜 변속기 내 유압(Hydraulic pressure)을 공급하여 차량을 림프 홈 주행시킬 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 하이브리드 차량 주행 중 EOP 고장이 발생될 때, MOP만 동작시켜 변속기 내 유압을 공급하여 차량을 림프 홈 주행시킬 수 있다. 림프 홈 주행 후 신호 대기 등으로 차량이 정지될 때, 엔진(130)이 오프(OFF)될 수 있다.
제3 실시예에 따르면, 하이브리드 차량 주행 중 EOP 고장이 발생될 때, MOP만 동작시켜 변속기 내 유압을 공급하여 차량을 림프 홈 주행시킬 수 있다. 림프 홈 주행 후 신호 대기 등으로 차량이 정지될 때, 엔진이 오프(OFF)될 수 있다. 엔진이 오프(OFF)된 후, 배터리 충전이 필요한 상황이 발생될 때, 경고 문구가 발생될 수 있다. 경고 문구가 발생된 후, 하이브리드 차량이 주행하는 동안 차량이 림프 홈 주행을 하고 엔진이 온(ON)되어 배터리가 충전될 수 있다.
제4 실시예에 따르면, 하이브리드 차량 주행 중 EOP 고장이 발생될 때, MOP만 동작시켜 변속기 내 유압을 공급하여 차량을 림프 홈 주행시킬 수 있다. 운전자의 급가속 시행 또는 오르막길 운전과 같은 고부하 운전이 요청될 때, 엔진은 온(ON)될 수 있다. 엔진이 온(ON)되는 경우, 구동 모터 토크는 제한되나 엔진토크가 더해져서 고토크 출력이 가능하고 차속 제한 영역 내에서 하이브리드 차량이 구동 가능할 수 있다.
제5 실시예에 따르면, 하이브리드 차량 정지 중 EOP 고장이 발생할 때, 엔진(130)은 오프(OFF)될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 림프 홈 주행은 EOP 고장에 따라 OD 브레이크의 작동이 불가하여, FHS 변속기의 모드(mode) 중 패러렐(Parallel) 구동 모드를 제외한 모드에서 림프 홈 주행을 할 수 있다.
본 발명의 실시예는 EOP에서 보조적으로 공급하던 변속기의 윤활 및 모터 냉각을 MOP만으로 구동할 수 있고, MOP만으로 구동가능한 영역에 한해서 동작하도록, 구동 모터 토크와 차량속도를 제한하여 림프 홈 주행을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 FHS 변속기를 구동하는 EOP가 고장났을 경우, 또는 EOP와 관련된 와이어링(wiring)이나 릴레이(relay) 이상 등으로 EOP 제어가 불가능한 경우, 구동 불가한 차량을 림프 홈 주행이 가능하게 하는 FAIL-SAFE 로직(페일-세이프 제어 방법)일 수 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
105: 제1 모터
110: 오버드라이브 브레이크
115: 일방향 클러치
120: 유성기어 세트
125: 제2 모터
130: 엔진
135: 동력 출력부
200: MOP
300: EOP

Claims (7)

  1. 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법에 있어서,
    하이브리드 차량이 주행 중이고 EOP(Electric Oil Pump)가 제어될 수 없을 때, 제어기가 변속기에 포함되고 상기 EOP에 의해 구동되는 OD(overdrive) 브레이크의 작동을 금지시키는 단계;
    상기 제어기가 상기 하이브리드 차량의 변속기에 포함된 회전 구동부의 발열량에 근거하여 상기 하이브리드 차량의 속도를 제한시키는 단계;
    상기 제어기가 상기 하이브리드 차량의 변속기를 구동하는 구동 모터의 온도에 근거하여 상기 구동 모터의 토크를 제한하는 단계; 및
    상기 제어기가 상기 하이브리드 차량에 포함된 MOP(Mechanical Oil Pump)를 구동하여 상기 하이브리드 차량을 림프 홈 주행시키는 단계
    를 포함하는 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은,
    상기 제어기가 운전자의 요구 토크가 상기 구동 모터의 제한된 토크 이상인 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며,
    상기 운전자의 요구 토크가 상기 구동 모터의 제한된 토크 이상인 것으로 판단될 때, 상기 제어기는 상기 하이브리드 차량의 변속기를 구동하는 엔진을 온(on)시킨 후 상기 온(on)된 엔진 및 상기 구동 모터에 의해 구동되는 상기 변속기를 동작시키는 상기 MOP(Mechanical Oil Pump)를 구동하여 상기 하이브리드 차량을 림프 홈 주행시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 구동부는 기어(gear)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은,
    상기 제어기가 상기 하이브리드 차량이 주행 중인 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며,
    상기 하이브리드 차량이 주행 중이 아닌 것으로 판단될 때, 상기 제어기는 상기 하이브리드 차량의 변속기를 구동하는 엔진을 오프(off)시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법은,
    상기 제어기가 상기 엔진이 오프(off)된 후 상기 하이브리드 차량에 포함된 배터리의 충전이 필요한 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며,
    상기 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단될 때, 상기 제어기는 경고등이 점등되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전 구동부의 발열량이 클 때 상기 하이브리드 차량의 속도는 작은 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 모터의 온도가 높을 때 상기 구동 모터의 토크는 작은 하이브리드 차량의 림프 홈 주행 방법.
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