KR102644574B1 - Method for emergency driving of hybrid electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것으로서, 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 배터리 전압과 인버터 캡 전압 정보가 취득되는 단계; 상기 취득되는 배터리 전압과 인버터 캡 전압을 이용하여 배터리와 인버터 사이를 연결하는 DC 링크 회로의 고장을 진단하는 단계; 상기 DC 링크 회로의 고장 상태이면 인버터에 대한 PWM 출력을 오프하는 단계; 엔진 시동 후 엔진 동력으로 모터를 회전시켜 상기 모터에서 역기전력이 생성되도록 하는 단계; 및 상기 생성되는 역기전력에 의해 전동식 오일펌프가 구동되도록 하여 차량의 림프홈 주행이 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법이 개시된다.The present invention relates to an emergency driving method for a hybrid vehicle, and its main purpose is to provide an emergency driving method for a hybrid vehicle. In order to achieve the above object, battery voltage and inverter cap voltage information are acquired; Diagnosing a failure of a DC link circuit connecting the battery and the inverter using the acquired battery voltage and inverter cap voltage; turning off the PWM output to the inverter when the DC link circuit is in a fault state; After starting the engine, rotating the motor with engine power to generate back electromotive force in the motor; An emergency driving method for a hybrid vehicle is disclosed, including the step of driving an electric oil pump using the generated back electromotive force so that the vehicle can limp home.

Description

하이브리드 차량의 비상 운전 방법{Method for emergency driving of hybrid electric vehicle}Method for emergency driving of hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 부품 고장시 차량이 셧다운되는 문제를 해결할 수 있는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an emergency driving method for a hybrid vehicle, and more specifically, to an emergency driving method for a hybrid vehicle that can solve the problem of vehicle shutdown when a high-voltage component fails.

하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV/PHEV)은 전기모터로 주행하는 넓은 범위의 전기 차량으로서, 차량 구동원으로서 엔진과 모터를 이용하여 주행하는 차량이다.Hybrid electric vehicles (HEV/PHEV) are a wide range of electric vehicles that run on electric motors, and are vehicles that run using engines and motors as driving sources.

하이브리드 차량의 통상적인 파워트레인 형태는 엔진과 모터 사이에 엔진 클러치를 가지는 타입으로, 도 1은 하이브리드 차량의 시스템 구성을 예시한 도면이다.A typical powertrain type of a hybrid vehicle is a type that has an engine clutch between the engine and the motor, and FIG. 1 is a diagram illustrating the system configuration of a hybrid vehicle.

도시된 바와 같이, 엔진(1)과 모터(3)를 엔진 클러치(2)를 통해 연결하고 모터 출력 측에 변속기(4)를 연결한 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입의 하이브리드 시스템이 알려져 있다.As shown, a TMED (Transmission Mounted Electric Device) type hybrid system is known in which the engine 1 and the motor 3 are connected through the engine clutch 2 and the transmission 4 is connected to the motor output side.

또한, 차량 구동원인 모터(3)를 구동 및 제어하기 위한 인버터(105)가 차량에 탑재되고, 모터(3)가 인버터(105)를 통해 차량 내 고전압 배터리(101)에 충, 방전 가능하게 연결된다.In addition, an inverter 105 for driving and controlling the motor 3, which is the driving source of the vehicle, is mounted on the vehicle, and the motor 3 is connected to the high voltage battery 101 in the vehicle through the inverter 105 to enable charging and discharging. do.

인버터(105)는 모터 구동시 배터리(101)로부터 공급되는 직류(DC) 전류를 교류(AC)로 변환하여 전력케이블을 통해 모터(3)에 인가하고, 회생제동시에는 모터(3)에서 생성된 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 배터리(101)에 공급함으로써 배터리를 충전하는 역할을 한다.The inverter 105 converts the direct current (DC) current supplied from the battery 101 into alternating current (AC) when driving the motor and applies it to the motor 3 through the power cable, and generates it in the motor 3 during regenerative braking. It serves to charge the battery by converting the alternating current into direct current and supplying it to the battery 101.

인버터(105)는 커패시터(C) 및 파워모듈(105a)을 포함하고, 파워모듈(105a)은 미도시된 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)의 PWM 신호 및 게이트 드라이버의 게이트 구동(Gate on/off) 신호에 따라 작동하는 복수 개의 스위칭 소자(S)를 포함한다.The inverter 105 includes a capacitor (C) and a power module (105a), and the power module (105a) operates the PWM signal of a motor control unit (MCU), not shown, and the gate driving (Gate on/Off) of the gate driver. off) and includes a plurality of switching elements (S) that operate according to a signal.

통상의 인버터에서 파워모듈을 구성하는 스위칭 소자로는 대전력에서도 고속 스위칭 동작이 가능한 전력용 반도체 소자인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)가 널리 사용되고 있다.Insulated gate bipolar transistors (IGBTs), which are power semiconductor devices capable of high-speed switching operations even at high power, are widely used as switching elements that make up the power module in a typical inverter.

또한, 엔진(1)과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진에서 전달되는 회전력으로 발전을 수행하는 모터(시동발전기)인 HSG(Hybrid Starter and Generator)(5)가 차량에 구비된다.In addition, the vehicle is equipped with a Hybrid Starter and Generator (HSG) 5, which is a motor (starter generator) that is connected to the engine 1 to transmit power and starts the engine or generates power using rotational force transmitted from the engine.

도면에 나타내지는 않았으나, HSG(5) 또한 별도 인버터를 통해 배터리(101)에 충, 방전 가능하게 연결된다. Although not shown in the drawing, the HSG 5 is also connected to the battery 101 through a separate inverter so that it can be charged and discharged.

그리고, 인버터(105)는 DC 링크 회로(102)를 통해 배터리(101)에 연결되고, DC 링크 회로(102)에는 고전압 전력을 단속하기 위한 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)(103)가 설치된다.In addition, the inverter 105 is connected to the battery 101 through a DC link circuit 102, and the DC link circuit 102 has a power relay assembly (PRA) 103 for regulating high voltage power. It is installed.

파워 릴레이 어셈블리(103)는 배터리(101)와 인버터(105) 사이를 연결하고 있는 DC 링크 회로(102)의 (+) 파워 라인과 (-) 파워 라인을 개폐하는 복수의 고전압 릴레이(104a,104b)들을 포함하고, 각 고전압 릴레이(104a,104b)는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)에 의해 온/오프 제어된다.The power relay assembly 103 includes a plurality of high-voltage relays 104a and 104b that open and close the (+) power line and (-) power line of the DC link circuit 102 connected between the battery 101 and the inverter 105. ), and each high voltage relay (104a, 104b) is controlled on/off by a battery controller (Battery Management System, BMS).

보다 구체적으로는, 파워 릴레이 어셈블리(103)는 두 개의 고전압 메인 릴레이, 즉 (+) 파워 라인의 메인 릴레이(104a)와 (-) 파워 라인의 메인 릴레이(104b), 그리고 상기 (+) 파워 라인의 메인 릴레이(104a)를 우회하는 회로에 설치된 프리차지 릴레이(104c)와 프리차지 저항(104d)을 포함하여 구성된다.More specifically, the power relay assembly 103 includes two high-voltage main relays, namely the main relay 104a of the (+) power line and the main relay 104b of the (-) power line, and the main relay 104b of the (+) power line. It is configured to include a precharge relay (104c) and a precharge resistor (104d) installed in a circuit that bypasses the main relay (104a).

또한, 고전압 배터리(101)에 연결된 DC 링크 회로(102)에는 고전압 전력을 공급받을 수 있도록 고전압 부품이 연결되는데, 예를 들면 차량 공조를 위한 에어컨 컴프레서(106)와, 변속기에 오일을 공급하기 위한 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump, EOP)(107)가 고전압 경로인 DC 링크 회로(102)에 연결된다.In addition, high-voltage components are connected to the DC link circuit 102 connected to the high-voltage battery 101 so as to receive high-voltage power, for example, an air conditioner compressor 106 for vehicle air conditioning and a DC link circuit 102 for supplying oil to the transmission. An electric oil pump (EOP) 107 is connected to the DC link circuit 102, which is a high voltage path.

한편, 차량에서 부품 고장이나 그밖의 긴급한 상황이 발생한 경우 차량이 림프홈(limphome) 주행을 할 수 있어야 하고, 림프홈 주행은 차량이 고장시 갓길이나 수리센터로 이동할 수 있도록 최소한의 주행성능을 제공하는데 목적이 있다.Meanwhile, in the event of a component failure or other emergency situation in the vehicle, the vehicle must be capable of limp home driving, and limp home driving provides minimum driving performance so that the vehicle can move to the shoulder or repair center in the event of a breakdown. There is a purpose to doing this.

하이브리드 차량에서 제어기 고장이나 배터리 고장 등이 발생하면, DC 링크 회로(102)에 연결된 고전압 부품(106,107)들이 전력을 공급받지 못할 수 있다.If a controller failure or battery failure occurs in a hybrid vehicle, the high voltage components 106 and 107 connected to the DC link circuit 102 may not receive power.

이하의 설명에서 고전압 릴레이는 메인 릴레이(104a,104b)를 의미하고, 아울러 이하의 설명에서 배터리 고장은 배터리 과온 고장을 포함하여 넓은 의미에서 고전압 릴레이(104a,104b)의 오프 상태 고장, 퓨즈(101a) 단선, VPD(Voltage Protection Device)(미도시) 오작동 등을 포함하는 것이다.In the following description, the high-voltage relay refers to the main relays 104a and 104b, and in the following description, battery failure includes battery overtemperature failure, off-state failure of the high-voltage relays 104a and 104b, and fuse 101a. ) This includes disconnection, VPD (Voltage Protection Device) (not shown) malfunction, etc.

이러한 배터리 고장 상태에서는 배터리(101) 전력을 사용할 수 없으므로 전동식 오일펌프(EOP)(107)를 배터리 전력으로는 구동시킬 수 없는 상태이지만, 차량의 림프홈 주행을 위해서는 전동식 오일펌프(107)를 다른 전력으로 구동시켜야 한다.In this battery failure state, the battery 101 power cannot be used, so the electric oil pump (EOP) 107 cannot be driven with battery power. However, for limp home driving of the vehicle, the electric oil pump 107 must be connected to another vehicle. It must be driven by electric power.

전동식 오일펌프(107)가 구동하지 않을 경우 변속기(4)에 오일이 공급될 수 없으므로 차량 셧다운(shutdown) 상태가 되어 차량 운행이 즉시 중지된다.If the electric oil pump 107 is not operating, oil cannot be supplied to the transmission 4, so the vehicle enters a shutdown state and vehicle operation stops immediately.

따라서, 전동식 오일펌프(107)가 배터리 전력을 공급받지 못하는 조건이라 하더라도, 전동식 오일펌프를 구동시킬 수 있고 차량이 림프홈 주행을 할 수 있도록 하기 위한 방안이 마련되어 있어야 한다.Therefore, even if the electric oil pump 107 is not supplied with battery power, a method must be prepared to enable the electric oil pump to be driven and the vehicle to limp home.

종래의 하이브리드 차량에서는 유압 계통에서의 유압 생성을 위해 저전압 전동식 오일펌프(EOP)와 함께 엔진 동력으로 구동하는 기계식 오일펌프(Mechanical Oil Pump, MOP)를 별도로 구비하였다.Conventional hybrid vehicles are equipped with a low-voltage electric oil pump (EOP) and a separate mechanical oil pump (MOP) driven by engine power to generate hydraulic pressure in the hydraulic system.

이 경우, 전동식 오일펌프(EOP)의 작동이 불가하더라도 기계식 오일펌프(MOP)를 이용하여 유압을 생성 및 공급할 수 있으므로 차량의 림프홈 주행이 가능하다.In this case, even if the electric oil pump (EOP) cannot operate, hydraulic pressure can be generated and supplied using the mechanical oil pump (MOP), making limp home driving of the vehicle possible.

그러나, 최근의 TMED 하이브리드 시스템에서는 고전압 전동식 오일펌프(EOP)(107) 및 펌프 제어기로 이루어진 오일펌프 유닛(Oil Pump Unit, OPU)만이 구비되기 때문에, 오일펌프(EOP)의 고장이 발생하거나 작동이 불가하게 되면, 유압 계통에서의 유압 생성이 불가하고, 변속기(4)에서 유압을 공급받지 못하여 차량 구동이 불가해진다.However, in recent TMED hybrid systems, only an oil pump unit (OPU) consisting of a high-voltage electric oil pump (EOP) 107 and a pump controller is provided, so malfunction or malfunction of the oil pump (EOP) may occur. If this is not possible, hydraulic pressure cannot be generated in the hydraulic system, and hydraulic pressure cannot be supplied from the transmission 4, making it impossible to drive the vehicle.

따라서, 배터리 고장 발생시에도 전동식 오일펌프(EOP)(107)에 전력을 공급할 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for technology that can supply power to the electric oil pump (EOP) 107 even when a battery failure occurs.

고전압 회로 계통에서 부품의 고장이나 품질문제, 예를 들어 파워 릴레이 어셈블리(PRA)의 열화(메인 릴레이 오프 상태 고장)나 퓨즈 단선, VPD 오작동 등으로 인해 고전압 오일펌프 유닛(OPU)이 배터리로부터 전력을 공급받지 못하게 되면, 전압 부족으로 인해 오일펌프의 성능이 저하되어서 필요로 하는 유압을 생성하지 못하게 된다. In the high-voltage circuit system, the high-voltage oil pump unit (OPU) receives power from the battery due to component failure or quality problems, such as deterioration of the power relay assembly (PRA) (main relay off-state failure), blown fuse, or VPD malfunction. If it is not supplied, the performance of the oil pump deteriorates due to lack of voltage, making it unable to generate the required hydraulic pressure.

따라서, 메인 릴레이 오프 상태 고장, 퓨즈 단선, VPD 오작동 등으로 인해 차량 주행이 불가(고장 발생시 차량 즉시 셧다운)한 상황에서 차량의 림프홈 주행을 가능하게 하여 주행성능 및 고객 안전을 최대한 확보할 수 있는 방안이 요구되고 있다.Therefore, it is possible to ensure driving performance and customer safety as much as possible by enabling limp home driving of the vehicle in situations where vehicle driving is impossible (vehicle shuts down immediately in case of failure) due to main relay off-state failure, fuse blowout, VPD malfunction, etc. A solution is required.

종래 기술에 따르면, 배터리 제어기(BMS)가 정해진 진단 과정을 통해 고장 상태를 인지할 수 있는 배터리 고장, 예를 들어 배터리 과온 고장의 경우, 배터리 제어기 등의 협조 제어하에 차량의 림프홈 주행이 가능하다.According to the prior art, in the case of a battery failure in which the battery controller (BMS) can recognize the failure state through a predetermined diagnostic process, for example, battery overtemperature failure, limp home driving of the vehicle is possible under cooperative control of the battery controller, etc. .

그러나, 종래 기술에 따르면, 배터리 고장 중에서도 메인 릴레이 오프 상태 고장이나 퓨즈 단선, VPD 오작동 등의 고장은 배터리 제어기(BMS)가 고장 상태를 인지하지 못하므로 협조 제어가 불가하다.However, according to the prior art, cooperative control is not possible for battery failures such as main relay off-state failure, fuse blowout, or VPD malfunction because the battery controller (BMS) does not recognize the failure state.

결국, 협조 제어 불가시, 고전압 경로인 DC 링크 회로(102)가 오픈된 상태로 전동식 오일펌프(EOP)의 작동전압이 충분히 공급되지 못하여 차량의 림프홈 주행이 불가하고, 차량이 즉시 셧다운될 수밖에 없다. Ultimately, if cooperative control is not possible, the DC link circuit 102, which is a high voltage path, is opened and the operating voltage of the electric oil pump (EOP) is not sufficiently supplied, so limp home driving of the vehicle is impossible and the vehicle is forced to shut down immediately. does not exist.

도 2는 배터리 고장시 협조 제어를 통해 하이브리드 차량의 림프홈 주행이 가능하도록 하는 예를 나타낸 것으로, 배터리 고장시 배터리 제어기(BMS)가 고장 상태를 인지한 경우를 나타낸 것이다.Figure 2 shows an example of enabling limp home driving of a hybrid vehicle through cooperative control in the event of a battery failure, and shows a case where the battery controller (BMS) recognizes the failure state when the battery fails.

도 2에는 전동식 오일펌프(이하 'EOP'라 칭함)(107)를 구동시킬 수 있는 최소 작동전압이 기재되어 있고, 배터리 고장(배터리 과온 고장 등) 발생 시점에서 EOP 작동을 위해 엔진 시동 후 엔진회전수(RPM)를 상승시키고 있음을 보여주고 있다.Figure 2 shows the minimum operating voltage that can drive the electric oil pump (hereinafter referred to as 'EOP') 107, and when a battery failure (battery overtemperature failure, etc.) occurs, the engine is rotated after starting the engine for EOP operation. It shows that the RPM is increasing.

차량에서 배터리 과온 고장과 같이 배터리 제어기(BMS)가 정해진 진단 과정을 통해 판별 및 인지할 수 있는 배터리 고장이 발생한 경우라면, 배터리 제어기를 포함한 차량 내 제어기들이 협조 제어하여, 엔진 클러치(2)를 결합(lock up)하고, 엔진(1)을 시동한 후, 엔진 동력으로 모터(3) 또는 HSG(5)를 회전시킬 수 있고, 결국 모터(3) 또는 HSG(5)에서 생성된 역기전력으로 EOP(107)를 구동시킬 수 있다.If a battery failure occurs in a vehicle, such as a battery overtemperature failure that the battery controller (BMS) can identify and recognize through a designated diagnostic process, the controllers within the vehicle, including the battery controller, cooperatively control and engage the engine clutch (2). After locking up and starting the engine (1), the motor (3) or HSG (5) can be rotated with engine power, and eventually EOP ( 107) can be operated.

이와 같이 배터리 제어기(BMS)가 인지 가능하고 협조 제어가 이루어질 수 있는 배터리 고장인 경우에는 EOP(107)의 작동전력이 모터(3) 또는 HSG(5)의 역기전력이 될 수 있다.In the case of a battery failure that can be recognized by the battery controller (BMS) and coordinated control can be performed, the operating power of the EOP (107) may be the back electromotive force of the motor (3) or the HSG (5).

엔진 시동을 위한 협조 제어시에는 배터리 제어기(이하 'BMS'라 칭함)가 고장 신호를 상위 제어기인 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, 이하 'HCU'라 칭함)에 송신함과 동시에, BMS가 HCU에 엔진 시동을 요청한다.During cooperative control for engine start, the battery controller (hereinafter referred to as 'BMS') transmits a failure signal to the upper controller, the Hybrid Control Unit (hereinafter referred to as 'HCU'), and the BMS transmits the engine control unit to the HCU. Request to start the engine.

이에 HCU는 엔진 클러치(2)를 슬립 제어하여 구동륜의 회전력이 모터(3)를 통해 엔진(1)에 전달되도록 함으로써 엔진 시동이 이루어지도록 하고, 엔진 시동 후에는 엔진(1)의 동력이 모터(3)에 전달될 수 있도록 엔진 클러치(2)를 완전히 결합한다.Accordingly, the HCU controls the slip of the engine clutch 2 so that the rotational force of the driving wheel is transmitted to the engine 1 through the motor 3 to start the engine, and after the engine starts, the power of the engine 1 is transferred to the motor ( Completely engage the engine clutch (2) so that the transmission can be transmitted to 3).

또한, BMS는 배터리 고장을 인지하면, 메인 릴레이 오프 제어 신호를 출력하는데, 모터 제어기(이하 'MCU'라 칭함)가 BMS의 메인 릴레이 오프 제어 신호를 참고하여 PWM 출력을 오프시킨다.Additionally, when the BMS recognizes a battery failure, it outputs a main relay off control signal, and the motor controller (hereinafter referred to as 'MCU') turns off the PWM output by referring to the main relay off control signal of the BMS.

모터(3) 및 HSG(5)의 인버터에 대한 MCU에서의 PWM 출력이 오프되어야만 모터(3) 및 HSG(5)에서 엔진(1)의 동력을 전달받고 있을 때 역기전력이 생성될 수 있다.The PWM output from the MCU for the inverter of the motor 3 and HSG 5 must be turned off so that back electromotive force can be generated when the motor 3 and HSG 5 are receiving power from the engine 1.

결국, 엔진 시동 후 MCU의 PWM 오프 상태일 때 엔진(1)의 동력을 전달받은 모터(3) 또는 HSG(5)에서 역기전력이 생성될 수 있고, 이 역기전력에 의해 EOP(107)에 최소 작동전압 이상의 전압이 공급될 수 있는바, EOP 작동전압 확보, EOP 구동 및 그에 따른 오일 공급, 나아가 차량의 림프홈 주행이 가능해진다. Ultimately, when the PWM of the MCU is in the OFF state after the engine starts, back electromotive force may be generated in the motor (3) or HSG (5) that receives the power of the engine (1), and this back electromotive force sets the minimum operating voltage to the EOP (107). Since the above voltage can be supplied, it is possible to secure the EOP operating voltage, drive the EOP and supply oil accordingly, and further enable limp home driving of the vehicle.

이로써, OPU 내 펌프 제어기의 제어 가능 상태를 유지할 수 있고, 이에 펌프 제어기에 의한 EOP 작동 및 제어가 이루어질 수 있으므로 차량이 림프홈 모드로 주행할 수 있게 된다.As a result, the controllable state of the pump controller within the OPU can be maintained, and EOP operation and control can be performed by the pump controller, allowing the vehicle to drive in limp home mode.

이와 같이 배터리 관련 고장시, BMS가 배터리 관련 고장을 자체적으로 인지하게 되면, 타 제어기에 협조 제어를 위한 신호를 출력할 수 있으므로, 메인 릴레이 오프 제어 신호를 출력할 수 있고, 이에 MCU가 메인 릴레이 오프 신호를 참고하여 PWM 출력을 오프시킬 수 있으며, 결국 모터(3) 및 HSG(5)의 역기전력을 이용하는 다이오드 정류 주행이 가능해진다.In this way, in the event of a battery-related failure, when the BMS recognizes the battery-related failure on its own, it can output a signal for cooperative control to other controllers, so it can output a main relay off control signal, and the MCU can then turn off the main relay. The PWM output can be turned off by referring to the signal, and eventually diode rectification driving using the back electromotive force of the motor (3) and HSG (5) is possible.

도 2를 참조하면, BMS가 메인 릴레이 오프 제어 신호를 출력한 상태('Relay off'), MCU의 PWM 출력이 오프된 상태('MCU PWM off'), 엔진 클러치(2)가 엔진 시동 후 락업된 상태(결합 상태)('Lock up')를 나타내고 있다.Referring to Figure 2, the BMS outputs the main relay off control signal ('Relay off'), the PWM output of the MCU is turned off ('MCU PWM off'), and the engine clutch 2 is locked up after engine start. It indicates the state (combined state) ('Lock up').

그러나, 파워 릴레이 어셈블리(PRA)(103)의 열화(메인 릴레이 오프 상태 고장), 퓨즈(101a)의 단선, VPD 오작동 등과 같은 고장의 경우, BMS가 고장을 인지하지 못한 상황에서 배터리(101)의 전력이 EOP(107)에 공급되지 못하므로, 엔진 시동 및 EOP 작동전압 확보, 나아가 림프홈 주행을 위한 제어기 간 협조 제어가 불가하다. However, in the case of failures such as deterioration of the power relay assembly (PRA) 103 (main relay off state failure), disconnection of the fuse 101a, VPD malfunction, etc., the battery 101 is Since power is not supplied to the EOP (107), it is impossible to start the engine, secure the EOP operating voltage, and further coordinate control between controllers for limp home driving.

결국, EOP(107)가 계속해서 작동전압을 공급받지 못하여 작동 불능 상태가 되고, 변속기(4) 등에 유압이 공급되지 못하면서 차량의 림프홈 주행이 불가능한 차량 셧다운(shutdown) 상태가 된다. Ultimately, the EOP (107) does not continue to receive operating voltage and becomes inoperable, and hydraulic pressure is not supplied to the transmission (4), etc., resulting in a vehicle shutdown state in which limp home driving of the vehicle is impossible.

도 3은 종래 기술에 따른 문제점을 보여주는 도면으로, BMS가 인지하지 못하는 배터리 고장 발생시를 보여주고 있다.Figure 3 is a diagram showing a problem according to the prior art, showing a battery failure that the BMS cannot recognize.

메인 릴레이(104a,104b) 오프 상태 고장이나 퓨즈(101a) 단선, VPD 오작동 등과 같이 DC 링크 회로의 오픈 고장인 경우, BMS가 고장을 인지하지 못하므로 협조 제어가 불가하다.In the case of an open failure of the DC link circuit, such as an off-state failure of the main relays 104a and 104b, a disconnection of the fuse 101a, or a VPD malfunction, cooperative control is not possible because the BMS does not recognize the failure.

도시된 바와 같이, BMS가 고장을 인지하지 못한 경우, BMS가 릴레이 오프 제어 신호를 출력하지 못하므로 MCU에서 PWM 오프가 제때에 이루어지지 못하고, MCU 저전압 상태에서 PWM 오프가 이루어진다.As shown, when the BMS does not recognize a failure, the BMS does not output a relay off control signal, so PWM off in the MCU is not performed in time, and PWM off is performed in the MCU low voltage state.

하지만, BMS가 고장을 인지하지 못하여 타 제어기와의 협조 제어를 수행하지 않게 되므로 PWM 오프 후에도 엔진 시동이 이루어질 수 없고, EOP 작동전압의 확보가 불가하다.However, since the BMS does not recognize the failure and does not perform cooperative control with other controllers, the engine cannot be started even after PWM is turned off, and the EOP operating voltage cannot be secured.

결국, EOP 최소 작동전압(예, 80V) 이하인 상태가 설정시간(예, 100ms) 동안 유지되어 차량 셧다운(HEV Ready off) 상태가 된다.Ultimately, the state below the EOP minimum operating voltage (e.g., 80V) is maintained for a set time (e.g., 100 ms), resulting in a vehicle shutdown (HEV Ready off) state.

이와 같이 EOP 최소 작동전압 이하인 상태로 변속기(4)에 유압이 공급되지 못하는 시간이 설정시간 유지될 때에는 차량이 셧다운되면서 OPU의 펌프 제어기에 의한 제어 및 EOP(107) 작동이 불가하므로 차량의 림프홈 주행이 불가해진다.In this way, when the set time for which hydraulic pressure is not supplied to the transmission (4) is maintained under the EOP minimum operating voltage, the vehicle is shut down and control by the pump controller of the OPU and operation of the EOP (107) are disabled, resulting in limp home of the vehicle. Driving becomes impossible.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 고전압 릴레이 오픈 등의 고장 상태로 인해 차량이 바로 셧다운되고 림프홈 주행이 불가하였던 종래의 문제를 해결할 수 있는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and is an emergency driving method for a hybrid vehicle that can solve the conventional problem in which the vehicle is immediately shut down and limp home driving is not possible due to a fault condition such as a high-voltage relay opening. The purpose is to provide.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 전압과 인버터 캡 전압 정보가 취득되는 단계; 상기 취득되는 배터리 전압과 인버터 캡 전압을 이용하여 배터리와 인버터 사이를 연결하는 DC 링크 회로의 고장을 진단하는 단계; 상기 DC 링크 회로의 고장 상태이면 인버터에 대한 PWM 출력을 오프하는 단계; 엔진 시동 후 엔진 동력으로 모터를 회전시켜 상기 모터에서 역기전력이 생성되도록 하는 단계; 및 상기 생성되는 역기전력에 의해 전동식 오일펌프가 구동되도록 하여 차량의 림프홈 주행이 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, there are steps of acquiring battery voltage and inverter cap voltage information; Diagnosing a failure of a DC link circuit connecting the battery and the inverter using the acquired battery voltage and inverter cap voltage; turning off the PWM output to the inverter when the DC link circuit is in a fault state; After starting the engine, rotating the motor with engine power to generate back electromotive force in the motor; and driving an electric oil pump using the generated back electromotive force to enable limp home driving of the vehicle.

여기서, 상기 모터는 차량을 구동하는 모터와, 엔진을 시동하는 모터 중 적어도 하나 또는 둘일 수 있다.Here, the motor may be at least one or two of a motor that drives the vehicle and a motor that starts the engine.

또한, 상기 DC 링크 회로의 고장을 진단하는 단계에서, 상기 취득되는 배터리 전압과 인버터 캡 전압의 차이값을 설정값과 비교하고, 상기 차이값이 설정값보다 큰 경우 DC 링크 회로의 오픈 고장인 것으로 판단할 수 있다.In addition, in the step of diagnosing a failure of the DC link circuit, the difference between the acquired battery voltage and the inverter cap voltage is compared with a set value, and if the difference is greater than the set value, it is considered an open failure of the DC link circuit. You can judge.

또한, 상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮은 상태가 미리 설정된 유지시간 이상 지속될 경우 차량이 셧다운되도록 할 수 있다.Additionally, in a failure state of the DC link circuit, if the voltage of the electric oil pump is lower than a predetermined minimum operating voltage for more than a preset maintenance time, the vehicle can be shut down.

또한, 상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮은 상태가 되는 경우, 상기 PWM 출력을 오프하는 단계, 상기 역기전력이 생성되도록 하는 단계, 및 상기 림프홈 주행이 이루어지도록 하는 단계가 실시되도록 할 수 있다.In addition, in a failure state of the DC link circuit, when the voltage of the electric oil pump is lower than a predetermined minimum operating voltage, turning off the PWM output, generating the back electromotive force, and limp home driving Steps to make this happen can be implemented.

바람직하게는, 상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮아지고 난 뒤 미리 설정된 설정시간이 경과하면, 상기 PWM 출력을 오프하는 단계, 상기 역기전력이 생성되도록 하는 단계, 및 상기 림프홈 주행이 이루어지도록 하는 단계가 실시되도록 할 수 있다.Preferably, in a failure state of the DC link circuit, when the voltage of the electric oil pump becomes lower than a predetermined minimum operating voltage and a preset time elapses, turning off the PWM output, so that the counter electromotive force is generated. The step of performing the limp home travel may be carried out.

또한, 상기 역기전력이 생성되도록 하는 단계에서, 차속검출부에 의해 검출되는 현재 차속이 설정차속 이상인지를 판단하고, 현재 차속이 설정차속 이상인 경우, 엔진과 차량 구동용 모터 사이에 위치된 엔진 클러치를 슬립 제어하여, 차량 구동륜의 회전력이 모터 및 엔진 클러치를 통해 엔진으로 전달되도록 하여 엔진 시동이 이루어지도록 할 수 있다.In addition, in the step of generating the back electromotive force, it is determined whether the current vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is higher than the set vehicle speed, and if the current vehicle speed is higher than the set vehicle speed, the engine clutch located between the engine and the vehicle driving motor is slipped. By controlling the rotational force of the vehicle's driving wheels to be transmitted to the engine through the motor and engine clutch, the engine can be started.

여기서, 상기 엔진 시동 후에는 엔진 클러치를 완전히 결합하여 엔진의 동력이 차량 구동용 모터에 전달되도록 하고, 이로써 상기 차량 구동용 모터에서 전동식 오일펌프의 구동을 위한 역기전력이 생성되도록 할 수 있다.Here, after the engine is started, the engine clutch is completely engaged so that the power of the engine is transmitted to the vehicle driving motor, thereby generating back electromotive force for driving the electric oil pump in the vehicle driving motor.

또한, 현재 차속이 설정차속보다 낮으면, 상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮은 상태가 설정된 유지시간 이상 지속될 경우, 차량이 셧다운되도록 할 수 있다.In addition, if the current vehicle speed is lower than the set vehicle speed, in a failure state of the DC link circuit, and if the voltage of the electric oil pump is lower than the set minimum operating voltage for more than a set maintenance time, the vehicle may be shut down.

이로써, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 의하면, 배터리 전압과 인버터 캡 전압로부터 DC 링크 회로의 오픈 고장 상태인 것으로 판단되면, 인버터에 대한 PWM 출력을 오프하고, 엔진 클러치 슬립 제어를 통해 엔진을 시동한 후, 엔진 동력으로 모터를 회전시켜, 상기 모터에서 생성되는 역기전력에 의해 전동식 오일펌프가 구동되도록 함으로써, 차량의 림프홈 주행이 이루어질 수 있게 된다.Accordingly, according to the emergency operation method of a hybrid vehicle according to the present invention, when it is determined that the DC link circuit is in an open failure state based on the battery voltage and the inverter cap voltage, the PWM output to the inverter is turned off and the engine is operated through engine clutch slip control. After starting, the motor is rotated by engine power, and the electric oil pump is driven by the back electromotive force generated by the motor, thereby enabling limp home driving of the vehicle.

도 1은 하이브리드 차량의 시스템 구성을 예시한 도면이다.
도 2는 배터리 고장시 협조 제어를 통해 하이브리드 차량의 림프홈 주행이 가능하도록 하는 제어 상태를 예시한 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 문제점을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비상 운전 과정을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비상 운전 과정에서 협조 제어를 통해 차량의 림프홈 주행이 이루어지는 제어 상태를 보여주는 도면이다.
Figure 1 is a diagram illustrating the system configuration of a hybrid vehicle.
Figure 2 is a diagram illustrating a control state that enables limp home driving of a hybrid vehicle through cooperative control in the event of a battery failure.
Figure 3 is a diagram showing problems according to the prior art.
Figure 4 is a flowchart showing an emergency operation process according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a control state in which limp home driving of a vehicle is achieved through cooperative control during an emergency operation according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것으로, 메인 릴레이 오프 상태 고장이나 퓨즈 단선, VPD 오작동 등과 같이 배터리 제어기(BMS)가 인지하지 못하는 고장 발생의 경우에서 협조 제어 및 림프홈(limphome) 주행이 불가능하여 차량이 바로 셧다운(shutdown) 되던 문제점을 해결하고, 림프홈 주행을 가능하게 하여 비상 상황에서의 주행성능 확보, 운전자 및 승객의 안전성 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention relates to an emergency driving method for a hybrid vehicle, which provides cooperative control and limp home driving in the case of a failure that the battery controller (BMS) does not recognize, such as a main relay off state failure, fuse blowout, or VPD malfunction. We aim to provide an emergency driving method for hybrid vehicles that can solve the problem of the vehicle shutting down immediately due to impossibility, enable limp home driving, secure driving performance in emergency situations, and improve the safety of drivers and passengers. It is done.

이하의 설명에서 시스템 구성에 대해서는 도 1을 참조하기로 한다. In the following description, reference will be made to FIG. 1 for the system configuration.

또한, 본 발명에 따른 비상 운전 방법은 하이브리드 제어기(이하 'HCU'라 칭함), 배터리 제어기(이하 'BMS'라 칭함), 모터 제어기(이하 'MCU'라 칭함) 등 복수 개의 제어기가 협조 제어하여 수행하거나 통합된 하나의 제어기가 수행할 수 있으며, 이하에서는 본 발명에 따른 비상 운전 과정을 복수 개의 제어기가 협조 제어하여 수행하는 예를 들어 설명하기로 한다.In addition, the emergency operation method according to the present invention involves cooperative control by a plurality of controllers, such as a hybrid controller (hereinafter referred to as 'HCU'), a battery controller (hereinafter referred to as 'BMS'), and a motor controller (hereinafter referred to as 'MCU'). It can be performed or performed by a single integrated controller. Hereinafter, the emergency operation process according to the present invention will be described as an example in which a plurality of controllers cooperatively control the emergency operation process.

전술한 종래의 문제점은 BMS가 배터리 고장 중에서 고전압 메인 릴레이(104a,104b)의 오프 상태 고장이나 퓨즈(101a)의 단선, VOP(미도시) 오작동 등의 고장을 인지하지 못하는 것이 주요 원인이다. The main cause of the above-described conventional problem is that the BMS does not recognize battery failures such as the off-state failure of the high-voltage main relays 104a and 104b, disconnection of the fuse 101a, and VOP (not shown) malfunction.

따라서, 본 발명에서는 메인 릴레이(104a,104b)의 오프 상태 고장, 퓨즈(101a)의 단선, VOP 오작동 등으로 인해 배터리와 인버터 사이를 연결하고 있는 DC 링크 회로(102)가 오픈(open)된 상태임을 간접적으로 확인할 수 있는 방법을 이용하여 엔진 시동, 전동식 오일펌프의 작동전압 확보, 차량의 림프홈 주행을 위한 제어기들의 협조 제어가 수행될 수 있도록 한다.Therefore, in the present invention, the DC link circuit 102 connecting the battery and the inverter is open due to the off-state failure of the main relays 104a and 104b, disconnection of the fuse 101a, VOP malfunction, etc. By using a method that can indirectly confirm that the engine is started, the operating voltage of the electric oil pump is secured, and the controllers for limp home driving of the vehicle can be cooperatively controlled.

상기 고장으로 인해 고전압 DC 링크 회로(102)가 오픈(open)된 상태가 되면, 배터리 전력을 이용하여 전동식 오일펌프(이하 'EOP'라 칭함)(107)를 작동시키는 것이 불가하고, 이때 유압이 변속기(4) 등 파워트레인 부품에 공급되지 못하므로, 결국 차량의 림프홈 주행이 불가하고, 차량이 셧다운될 수 있다.If the high-voltage DC link circuit 102 is in an open state due to the above failure, it is impossible to operate the electric oil pump (hereinafter referred to as 'EOP') 107 using battery power, and at this time, the hydraulic pressure is Since it cannot be supplied to powertrain parts such as the transmission (4), the vehicle may ultimately be unable to limp home and the vehicle may be shut down.

본 발명에서는 메인 릴레이(104a,104b)나 퓨즈(101a)가 열화되어 고전압 경로인 DC 링크 회로(102)에 이상이 생기면, 실제로 배터리 전압과 인버터 캡 전압(Inverter Cap Voltage)의 차이가 발생하기 때문에, 두 지점의 전압간 차이를 이용하여 간접적으로 메인 릴레이 오프 상태 고장이나 퓨즈 단선 등으로 인한 DC 링크 회로의 오픈 고장 상태인지를 진단한다. In the present invention, if the main relays 104a and 104b or the fuse 101a deteriorate and an abnormality occurs in the DC link circuit 102, which is a high voltage path, a difference between the battery voltage and the inverter cap voltage actually occurs. , the difference between the voltages at two points is used to indirectly diagnose whether the DC link circuit is in an open failure state due to a main relay off-state failure or fuse blowing.

여기서, 배터리 전압과 인버터 캡 전압은 모두 전압검출부에 의해 검출 및 측정되는 전압측정값으로서, 상기 인버터 캡 전압은 MCU DC 링크 전압을 의미하고, 통상의 경우 MCU가 전압검출부의 신호로부터 인버터 캡 전압 값을 실시간 전압 정보로서 취득한다.Here, the battery voltage and the inverter cap voltage are both voltage measurement values detected and measured by the voltage detection unit. The inverter cap voltage refers to the MCU DC link voltage, and in normal cases, the MCU determines the inverter cap voltage value from the signal of the voltage detection unit. is acquired as real-time voltage information.

또한, 상기 배터리 전압은 전압검출부의 신호로부터 BMS에서 취득되는 실시간 전압 정보이며, MCU가 인버터 캡 전압 정보를 BMS로 전달하면, BMS에서 두 전압을 비교하여 두 전압의 차이 값, 즉 전압차를 산출하고, 이어 전압차로부터 메인 릴레이 오프 상태 고장이나 퓨즈 단선, VPD 오작동 등으로 인한 DC 링크 오픈 고장 여부를 진단할 수 있다.In addition, the battery voltage is real-time voltage information acquired from the BMS from the signal of the voltage detector, and when the MCU transmits the inverter cap voltage information to the BMS, the BMS compares the two voltages and calculates the difference between the two voltages, that is, the voltage difference. Then, from the voltage difference, it is possible to diagnose whether the DC link is open due to a main relay off-state failure, fuse blowout, or VPD malfunction.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비상 운전 방법을 나타내는 순서도로서, 이를 참조하여 비상 운전(즉 림프홈 주행)을 위한 협조 제어가 이루어지는 과정에 대해 단계적으로 설명하기로 한다.Figure 4 is a flowchart showing an emergency driving method according to an embodiment of the present invention. With reference to this, the process of cooperative control for emergency driving (i.e., limp home driving) will be described step by step.

먼저, 차량 운행 동안 차량 내 제어기들이 전압검출부의 신호로부터 실시간 전압 정보를 취득하게 되며(S11), 이때 BMS는 배터리 전압에 대한 정보를, MCU는 인버터 캡 전압에 대한 정보를 취득하게 된다.First, while the vehicle is in operation, the controllers in the vehicle acquire real-time voltage information from the signal of the voltage detector (S11). At this time, the BMS acquires information about the battery voltage, and the MCU acquires information about the inverter cap voltage.

또한, 오일펌프 유닛(이하 'OPU'라 칭함)의 펌프 제어기가 EOP 전압에 대한 정보를 취득하게 된다.Additionally, the pump controller of the oil pump unit (hereinafter referred to as 'OPU') acquires information about the EOP voltage.

이때, MCU는 실시간으로 취득되는 인버터 캡 전압 정보를 BMS로 전달하고, BMS는 배터리 전압과 인버터 캡 전압을 비교하여 두 전압의 차이 값, 즉 배터리와 인버터 캡의 두 지점간 전압차를 산출한다.At this time, the MCU transfers the inverter cap voltage information acquired in real time to the BMS, and the BMS compares the battery voltage and the inverter cap voltage and calculates the difference between the two voltages, that is, the voltage difference between the two points of the battery and the inverter cap.

이어 BMS는 전압차를 미리 정해진 설정값과 비교한 후(S12), 전압차가 설정값 이하이면 DC 링크 오픈 고장이 발생하지 않은 상태인 것으로 판단하여 림프홈 주행을 위한 협조 제어 없이 차량의 주행 상태를 그대로 유지한다(S13).Next, the BMS compares the voltage difference with a predetermined set value (S12), and if the voltage difference is less than the set value, it determines that a DC link open failure has not occurred and determines the vehicle's driving state without cooperative control for limp home driving. Keep it as is (S13).

반면, 전압차가 설정값을 초과하는 경우, BMS는 메인 릴레이 오프 상태 고장, 퓨즈 단선 또는 VPD 오작동 등이 원인일 수 있는 DC 링크 회로(102)의 오픈 고장 상태인 것으로 판단한다(S14).On the other hand, when the voltage difference exceeds the set value, the BMS determines that the DC link circuit 102 is in an open fault state, which may be caused by a main relay off state failure, fuse blowing, or VPD malfunction (S14).

이와 같이 메인 릴레이(104a,104b)의 오프 상태 고장이나 퓨즈(101a)의 단선, 그 밖에 미도시된 VPD의 오작동 등이 발생하였을 때, 상기 두 지점의 전압차를 설정값과 비교함으로써 상기 고장으로 인해 DC 링크 회로(102)가 오픈 된 상태인 DC 링크 오픈 고장 상태인 것으로 판단할 수 있다.In this way, when the off-state failure of the main relays 104a and 104b, the disconnection of the fuse 101a, or other malfunction of the VPD (not shown) occur, the failure is determined by comparing the voltage difference between the two points with the set value. As a result, it can be determined that the DC link circuit 102 is in an open state, a DC link open failure state.

고장으로 인해 고전압 경로인 DC 링크 회로(102)가 오픈되고 나면, OPU의 전압도 하강하게 되므로, OPU의 전압, 특히 EOP에서의 전압(이하 'EOP 전압'이라 칭함)이 미리 정해진 EOP 최소 작동전압보다 낮은 상태가 될 수 있다.Once the DC link circuit 102, which is a high voltage path, is opened due to a failure, the voltage of the OPU also drops, so the voltage of the OPU, especially the voltage at EOP (hereinafter referred to as 'EOP voltage'), is lower than the predetermined EOP minimum operating voltage. It can be in a lower state.

본 발명에서는 EOP 전압이 최소 작동전압보다 낮은 상태가 미리 설정된 유지시간 이상 지속될 경우 차량이 즉시 셧다운 되도록 할 수 있고(S15,S16), 이때 EOP 전압에 대한 정보가 펌프 제어기에서 HCU로 전달되면, HCU가 EOP 전압과 설정된 최소 작동전압, 설정된 유지시간을 이용하여 차량 셧다운 여부를 결정하도록 설정될 수 있다.In the present invention, if the EOP voltage is lower than the minimum operating voltage and continues for more than a preset maintenance time, the vehicle can be shut down immediately (S15, S16). At this time, when information about the EOP voltage is transmitted from the pump controller to the HCU, the HCU It can be set to determine whether to shut down the vehicle using the EOP voltage, the set minimum operating voltage, and the set maintenance time.

즉, EOP 전압이 상기 설정된 최소 작동전압보다 낮은 상태가 상기 설정된 유지시간 동안 지속될 경우, HCU가 차량 셧다운를 위한 제어를 수행하도록 하는 것이다.That is, if the EOP voltage is lower than the set minimum operating voltage continues for the set maintenance time, the HCU performs control for vehicle shutdown.

이에 차량 셧다운이 결정되기 전까지, 즉 EOP 전압이 최소 작동전압보다 낮은 상태가 상기 유지시간에 도달하기 전까지는, 엔진을 시동한 후, 엔진 동력으로 차량을 구동하는 모터와 차량을 시동하는 모터인 HSG 중 적어도 하나에서 역기전력을 생성하여 최소 작동전압 이상의 전압이 EOP에 공급될 수 있도록 해야 한다.Accordingly, until vehicle shutdown is determined, that is, until the EOP voltage is lower than the minimum operating voltage reaches the above maintenance time, after starting the engine, the motor that drives the vehicle with engine power and the HSG, which is the motor that starts the vehicle, At least one of them must generate back electromotive force so that a voltage higher than the minimum operating voltage can be supplied to the EOP.

따라서, 본 발명에 따른 비상 운전 과정에서는 펌프 제어기가 EOP 전압에 대한 정보를 HCU에 전달할 때 BMS에도 EOP 전압에 대한 정보를 동시에 전달하도록 설정된다.Therefore, in the emergency operation process according to the present invention, when the pump controller transmits information about the EOP voltage to the HCU, it is set to simultaneously transmit information about the EOP voltage to the BMS.

이에 BMS가 DC 링크 오픈 고장 상태인 것으로 판단한 경우, 펌프 제어기로부터 수신된 EOP 전압에 대한 정보로부터 EOP 전압이 설정된 EOP 최소 작동전압보다 낮아지는지를 판단할 수 있다.Accordingly, when the BMS determines that the DC link is in an open failure state, it can be determined whether the EOP voltage is lower than the set EOP minimum operating voltage from information about the EOP voltage received from the pump controller.

이어 EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아지는 것을 판단한 경우, BMS는 타 제어기와 함께 엔진 시동과 EOP 작동전압 확보, 차량 림프홈 주행을 위한 협조 제어를 시작한다.Then, when it is determined that the EOP voltage is lower than the EOP minimum operating voltage, the BMS begins cooperative control with other controllers to start the engine, secure the EOP operating voltage, and drive the vehicle limp home.

바람직하게는, BMS가 EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아지는 것을 판단한 뒤, 그 시점부터 시간을 카운트하여 설정시간이 경과하였는지를 판단하고(S17), 만약 설정시간이 경과하였다면, BMS가 엔진 시동과 EOP 작동전압 확보, 차량 림프홈 주행을 위한 협조 제어를 시작하도록 설정될 수 있다.Preferably, after the BMS determines that the EOP voltage becomes lower than the EOP minimum operating voltage, it counts the time from that point to determine whether the set time has elapsed (S17). If the set time has elapsed, the BMS starts the engine and It can be set to secure the EOP operating voltage and initiate cooperative control for vehicle limp home driving.

즉, EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아진 후 설정시간 경과하였다면, BMS는 메인 릴레이 오프 제어 신호를 MCU로 송신하고(S18), 이에 MCU에서는 인버터(105)에 대한 PWM 출력을 오프하게 된다(S19).That is, if the EOP voltage becomes lower than the EOP minimum operating voltage and the set time has elapsed, the BMS transmits the main relay off control signal to the MCU (S18), and the MCU turns off the PWM output for the inverter 105 (S19). ).

또한, EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아진 후 설정시간 경과하였다면, BMS는 HCU에 고장 신호를 송신함과 더불어 엔진 시동을 요청한다(S20).Additionally, if the set time has elapsed after the EOP voltage becomes lower than the EOP minimum operating voltage, the BMS transmits a failure signal to the HCU and requests engine start (S20).

여기서, 설정시간은 상기 유지시간보다 짧은 시간으로 설정된다.Here, the setting time is set to a time shorter than the holding time.

이에 따라 HCU가 고장 신호 및 엔진 시동 요청을 전달받게 되면 차속검출부에 의해 검출되는 현재 차속이 설정차속 이상인지를 판단하고(S21), 만약 현재 차속이 설정차속 이상인 것으로 판단한 경우 엔진 제어기(Engine Control Unit, 이하 'ECU'라 칭함)와 엔진 시동을 위한 협조 제어를 실시한다(S21,S23).Accordingly, when the HCU receives a failure signal and an engine start request, it determines whether the current vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is higher than the set vehicle speed (S21). If it is determined that the current vehicle speed is higher than the set vehicle speed, the engine control unit (Engine Control Unit) , hereinafter referred to as 'ECU') and cooperative control for engine start (S21, S23).

이때, HCU는 엔진 클러치(2)를 슬립 제어하고(S22), ECU와의 협조 제어를 통해 엔진(1)에 연료가 공급될 수 있도록 하는데, 이로써 구동륜의 회전력이 변속기(4)와 모터(3), 엔진 클러치(2)를 통해 엔진(1)에 전달되면서 엔진 시동이 이루어질 수 있다(S23).At this time, the HCU controls the slip of the engine clutch 2 (S22) and ensures that fuel is supplied to the engine 1 through cooperative control with the ECU. This allows the rotational force of the driving wheel to be transferred to the transmission 4 and the motor 3. , the engine can be started while being transmitted to the engine 1 through the engine clutch 2 (S23).

엔진(1)이 시동되고 나면, HCU는 엔진 클러치(2)를 완전히 결합(lock up)하여 엔진(1)의 동력이 모터(3)에 전달될 수 있도록 하고(S24), 이로써 모터(3)와 HSG(5)가 엔진 동력에 의해 회전되면서 역기전력을 생성하게 된다.After the engine (1) is started, the HCU completely locks up the engine clutch (2) so that the power of the engine (1) can be transmitted to the motor (3) (S24), thereby and HSG (5) are rotated by engine power, generating back electromotive force.

이와 같이 모터와 HSG에서 생성된 역기전력이 OPU에 인가됨으로써 OPU 전압이 다시 상승하게 되고, 결국 EOP에 최소 작동전압 이상의 전압이 공급되면서 EOP 작동전압이 확보될 수 있게 된다(S25).In this way, the back electromotive force generated by the motor and the HSG is applied to the OPU, causing the OPU voltage to rise again, and eventually, a voltage higher than the minimum operating voltage is supplied to the EOP, thereby ensuring the EOP operating voltage (S25).

이에 따라 EOP가 작동할 수 있고, 결국 EOP 작동에 의해 변속기 등의 파워트레인 부품에 유압이 공급될 수 있으며, 차량의 림프홈 주행이 이루어질 수 있게 된다(S26).Accordingly, the EOP can operate, and eventually, hydraulic pressure can be supplied to powertrain components such as the transmission by the EOP operation, and limp home driving of the vehicle can be achieved (S26).

다만, S21 단계에서 현재 차속이 설정차속보다 낮은 차속이라면, 엔진 클러치를 슬립 제어하더라도 구동륜의 회전력으로 엔진을 시동할 수 없으므로, HCU는 부득이 EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮은 상태가 유지시간동안 지속될 경우 차량을 셧다운 시키게 된다(S15,S16).However, if the current vehicle speed is lower than the set vehicle speed in step S21, the engine cannot be started with the rotational force of the driving wheel even if the engine clutch is slip controlled, so the HCU inevitably maintains the EOP voltage lower than the EOP minimum operating voltage for the maintenance time. In this case, the vehicle is shut down (S15, S16).

위의 설명에서 BMS가 OPU(펌프 제어기)로부터 EOP 전압에 대한 정보를 수신하여 EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아지는 것을 판단하고, HCU 또한 OPU로부터 EOP 전압에 대한 정보를 수신하여 EOP 전입이 EOP 최소 작동전압보다 낮아지는 것을 판단함을 설명하였으나, 이러한 과정이 OPU에서 실시되도록 하는 것이 가능하다.In the above explanation, the BMS receives information about the EOP voltage from the OPU (pump controller) and determines that the EOP voltage is lower than the EOP minimum operating voltage, and the HCU also receives information about the EOP voltage from the OPU and transfers the EOP to the EOP. Although it has been explained that it is determined to be lower than the minimum operating voltage, it is possible to have this process performed in the OPU.

즉, OPU에서 EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아지면, EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아짐을 나타내는 신호를 OPU에서 BMS와 HCU에 동시에 송신하도록 하고, 이에 BMS가 메인 릴레이 오프 제어 신호를 MCU에 송신하도록 하는 것이다.That is, when the EOP voltage in the OPU becomes lower than the EOP minimum operating voltage, the OPU simultaneously transmits a signal indicating that the EOP voltage is lower than the EOP minimum operating voltage to the BMS and HCU, and the BMS sends a main relay off control signal to the MCU. to send it.

또한, HCU 역시 OPU로부터 EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아짐을 나타내는 신호를 수신하게 되면, 이후 시간을 카운트하여, 현재 차속이 설정차속보다 낮은 상태일 때, EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아진 상태가 유지시간 이상으로 지속될 경우 차량을 셧다운 시키도록 할 수 있다. In addition, when the HCU also receives a signal from the OPU indicating that the EOP voltage is lower than the EOP minimum operating voltage, it counts the subsequent time, and when the current vehicle speed is lower than the set vehicle speed, the EOP voltage is lower than the EOP minimum operating voltage. If it continues longer than the holding time, the vehicle can be shut down.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 비상 운전 방법에 의하면, BMS가 기존의 진단 로직을 통해 고장 상태를 인지하지 못하더라도 배터리 전압과 인버터 캡 전압의 차이가 설정값보다 클 경우 메인 릴레이 오프 상태 고장, 퓨즈 단선, VPD 오작동 등으로 인한 고장 상태인 것으로 판단하여 엔진 시동, EOP 작동전압 확보, 림프홈 주행을 위한 협조 제어를 수행하게 되고, 이로써 차량의 비상 운전(림프홈 주행)이 가능해진다.In this way, according to the emergency operation method according to the present invention, even if the BMS does not recognize the failure state through the existing diagnostic logic, if the difference between the battery voltage and the inverter cap voltage is greater than the set value, the main relay is in the off state, the fuse is It is determined to be in a malfunction state due to a disconnection, VPD malfunction, etc., and cooperative control for engine start, securing EOP operating voltage, and limp home driving is performed, thereby enabling emergency operation of the vehicle (limp home driving).

종래에는 메인 릴레이 오프 상태 고장, 퓨즈 단선, VPD 오작동 등으로 인한 고장 상태를 BMS가 인지하지 못하여, EOP 작동전압을 제때에 확보하지 못하고 EOP 전압이 최소 작동전압보다 낮은 상태로 차량 셧다운이 이루어졌다면 OPU나 EOP가 정상임에도 불구하고 A/S시 오교체하는 경우가 많았다.In the past, if the BMS did not recognize a fault condition due to a main relay off-state failure, fuse blowout, VPD malfunction, etc., and the EOP operating voltage was not secured in time and the vehicle was shut down while the EOP voltage was lower than the minimum operating voltage, the OPU Even though the EOP was normal, there were many cases of incorrect replacement during A/S.

그러나, 본 발명에서는 DC 링크 오픈 고장 상태를 진단함으로써 메인 릴레이 등 문제 부품을 정확히 판단할 수 있고, 따라서 문제 부품을 정확히 교체할 수가 있는바, 종래와 같이 정상 상태인 OPU나 EOP를 불필요하게 오교체하는 것을 방지할 수 있고, 결국 A/S 비용 절감, 진단 신뢰성 향상, 차량 상품성 향상 등의 여러 이점이 있게 된다. However, in the present invention, by diagnosing the DC link open failure state, it is possible to accurately determine the problem part, such as the main relay, and thus accurately replace the problem part, so that the OPU or EOP that is in a normal state is unnecessary and incorrectly replaced as in the past. This can be prevented, and ultimately, there are various benefits such as reduced A/S costs, improved diagnostic reliability, and improved vehicle marketability.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비상 운전 과정에서 협조 제어를 통해 차량의 림프홈 주행이 이루어지는 제어 상태를 보여주는 도면으로서, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.Figure 5 is a diagram showing a control state in which limp home driving of a vehicle is achieved through cooperative control in an emergency operation process according to an embodiment of the present invention, which is explained as follows.

도시된 바와 같이, 배터리 고장, 특히 메인 릴레이 오프 상태 고장이나 퓨즈 단선, VPD 오작동 등으로 인해 DC 링크 오픈 고장이 발생하면, EOP 전압이 점차 낮아져 EOP 최소 작동전압 아래로 떨어질 수 있다.As shown, if a DC link open failure occurs due to a battery failure, especially a main relay off-state failure, fuse blowout, or VPD malfunction, the EOP voltage may gradually decrease and fall below the EOP minimum operating voltage.

이때, BMS가 기존의 진단 과정을 통해서는 DC 링크 오픈 고장을 감지하지는 못하지만, 본 발명에서는 배터리 전압과 인버터 캡 전압을 비교하여 그 전압차가 설정값보다 큰 지를 판단하여 DC 링크 오픈 고장 여부를 판단할 수 있다.At this time, the BMS cannot detect a DC link open failure through the existing diagnostic process, but in the present invention, it is possible to determine whether a DC link open failure is detected by comparing the battery voltage and the inverter cap voltage and determining whether the voltage difference is greater than the set value. You can.

결국, DC 링크 오픈 고장 상태임을 판단하고 난 뒤, EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아지고 나면, EOP 전압이 EOP 최소 작동전압보다 낮아지고 난 후 설정시간('X초')이 경과하였는지를 판단하고, 설정시간이 경과하면, BMS의 릴레이 오프 제어 신호 출력('Relay off'), MCU의 PWM 오프('MCU PWM off'), HCU의 엔진 클러치 슬립 제어 및 락업('Lock up') 제어가 이루어지고, 엔진 시동 및 OPU 제어 가능 상태에서 차량의 림프홈 주행이 이루어진다.Ultimately, after determining that the DC link is in an open failure state and the EOP voltage becomes lower than the EOP minimum operating voltage, it is determined whether the set time ('X seconds') has elapsed after the EOP voltage becomes lower than the EOP minimum operating voltage. , When the set time has elapsed, the BMS' relay off control signal output ('Relay off'), the MCU's PWM off ('MCU PWM off'), and the HCU's engine clutch slip control and lock-up ('Lock up') control are performed. Afterwards, the vehicle is driven to limp home with the engine starting and OPU control enabled.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements can be made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following patent claims. It is also included in the scope of rights of the present invention.

1 : 엔진
2 : 엔진 클러치
3 : 모터
4 : 변속기
5 : HSG
101 : 배터리
101a : 퓨즈
102 : DC 링크 회로
103 : 파워 릴레이 어셈블리(PRA)
104a, 104b : 메인 렐레이
104c : 프리차지 릴레이
104d : 프리차지 저항
105 : 인버터
105a : 파워모듈
106 : 에어컨 컴프레서
107 : 전동식 오일펌프(EOP)
C : 커패시터
S : 스위칭 소자
1: engine
2: Engine clutch
3: motor
4: Transmission
5:HSG
101: battery
101a: fuse
102: DC link circuit
103: Power relay assembly (PRA)
104a, 104b: main relay
104c: Precharge relay
104d: Precharge resistance
105: inverter
105a: Power module
106: Air conditioner compressor
107: Electric oil pump (EOP)
C: Capacitor
S: switching element

Claims (9)

배터리 전압과 인버터 캡 전압 정보가 취득되는 단계;
상기 취득되는 배터리 전압과 인버터 캡 전압을 이용하여 배터리와 인버터 사이를 연결하는 DC 링크 회로의 고장을 진단하는 단계;
상기 DC 링크 회로의 고장 상태이면 인버터에 대한 PWM 출력을 오프하는 단계;
엔진 시동 후 엔진 동력으로 모터를 회전시켜 상기 모터에서 역기전력이 생성되도록 하는 단계; 및
상기 생성되는 역기전력에 의해 전동식 오일펌프가 구동되도록 하여 차량의 림프홈 주행이 이루어지도록 하는 단계를 포함하고,
상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮은 상태가 되는 경우, 상기 PWM 출력을 오프하는 단계, 상기 역기전력이 생성되도록 하는 단계, 및 상기 림프홈 주행이 이루어지도록 하는 단계가 실시되는 것을 특징으로하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
Obtaining battery voltage and inverter cap voltage information;
Diagnosing a failure of a DC link circuit connecting the battery and the inverter using the acquired battery voltage and inverter cap voltage;
turning off the PWM output to the inverter when the DC link circuit is in a fault state;
After starting the engine, rotating the motor with engine power to generate back electromotive force in the motor; and
It includes a step of driving the electric oil pump by the generated back electromotive force to enable limp home driving of the vehicle,
In a failure state of the DC link circuit, when the voltage of the electric oil pump is lower than the predetermined minimum operating voltage, turning off the PWM output, generating the back electromotive force, and performing the limp home run. An emergency driving method for a hybrid vehicle, characterized in that steps are performed to ensure that the vehicle is safe.
청구항 1에 있어서,
상기 모터는 차량을 구동하는 모터와, 엔진을 시동하는 모터 중 적어도 하나 또는 둘인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
In claim 1,
An emergency driving method for a hybrid vehicle, wherein the motor is at least one or two of a motor that drives the vehicle and a motor that starts the engine.
청구항 1에 있어서,
상기 DC 링크 회로의 고장을 진단하는 단계에서,
상기 취득되는 배터리 전압과 인버터 캡 전압의 차이값을 설정값과 비교하고, 상기 차이값이 설정값보다 큰 경우 DC 링크 회로의 오픈 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
In claim 1,
In the step of diagnosing a failure of the DC link circuit,
An emergency driving method for a hybrid vehicle, comprising comparing the obtained difference between the battery voltage and the inverter cap voltage with a set value, and determining that the DC link circuit is open failure if the difference is greater than the set value.
청구항 1에 있어서,
상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮은 상태가 미리 설정된 유지시간 이상 지속될 경우, 차량이 셧다운되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
In claim 1,
An emergency driving method for a hybrid vehicle, characterized in that, in a failure state of the DC link circuit, if the voltage of the electric oil pump is lower than a predetermined minimum operating voltage for more than a preset maintenance time, the vehicle is shut down.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮아지고 난 뒤 미리 설정된 설정시간이 경과하면, 상기 PWM 출력을 오프하는 단계, 상기 역기전력이 생성되도록 하는 단계, 및 상기 림프홈 주행이 이루어지도록 하는 단계가 실시되는 것을 특징으로하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
In claim 1,
In a failure state of the DC link circuit, turning off the PWM output when a preset time has elapsed after the voltage of the electric oil pump becomes lower than a predetermined minimum operating voltage, generating the counter electromotive force, and An emergency driving method for a hybrid vehicle, characterized in that the step of enabling the limp home driving is performed.
청구항 1에 있어서,
상기 역기전력이 생성되도록 하는 단계에서,
차속검출부에 의해 검출되는 현재 차속이 설정차속 이상인지를 판단하고,
현재 차속이 설정차속 이상인 경우, 엔진과 차량 구동용 모터 사이에 위치된 엔진 클러치를 슬립 제어하여, 차량 구동륜의 회전력이 모터 및 엔진 클러치를 통해 엔진으로 전달되도록 하여 엔진 시동이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
In claim 1,
In the step of generating the counter electromotive force,
Determine whether the current vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is greater than or equal to the set vehicle speed,
When the current vehicle speed is higher than the set vehicle speed, the engine clutch located between the engine and the vehicle driving motor is controlled to slip, so that the rotational force of the vehicle driving wheel is transmitted to the engine through the motor and engine clutch to enable engine start. How to drive an emergency hybrid vehicle.
청구항 7에 있어서,
상기 엔진 시동 후에는 엔진 클러치를 완전히 결합하여 엔진의 동력이 차량 구동용 모터에 전달되도록 하고, 상기 차량 구동용 모터에서 전동식 오일펌프의 구동을 위한 역기전력이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
In claim 7,
After starting the engine, the engine clutch is completely engaged so that the power of the engine is transmitted to the vehicle driving motor, and the vehicle driving motor generates back electromotive force for driving the electric oil pump. How to drive.
청구항 7에 있어서,
현재 차속이 설정차속보다 낮으면, 상기 DC 링크 회로의 고장 상태에서, 상기 전동식 오일펌프의 전압이 정해진 최소 작동전압보다 낮은 상태가 설정된 유지시간 이상 지속될 경우, 차량이 셧다운되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
In claim 7,
If the current vehicle speed is lower than the set vehicle speed, the DC link circuit is in a fault state, and the voltage of the electric oil pump is lower than the set minimum operating voltage for more than a set maintenance time, the hybrid is characterized in that the vehicle is shut down. How to drive your vehicle in an emergency.
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