KR20020072685A

KR20020072685A - 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020072685A
Application number: KR1020010012652A
Authority: KR
Inventors: 김영록
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2002-09-18
Also published as: KR100418783B1

Abstract

본 발명은 하이브리드 전기자동차의 HEV모드에서도 동력 조향을 할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하이브리드 전기자동차의 조향 제어장치에 있어서, 상기 하이브리드 전기자동차의 스티어링 휠 움직임을 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 조향각 검출센서와; 상기 검출된 스티어링 휠의 움직임에 따라 상기 하이브리드 전기자동차가 조향되는 상태이면 전동 조향 제어신호를 출력하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 전동 조향 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 스티어링 휠의 조향력을 보조하여 동력 조향을 수행하는 전동 가변형 조향부를 포함하여 구성한다.

Description

하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치 및 방법{VARIABLE TYPE STEERING CONTROLLED SYSTEM OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE AND THEREOF METHOD}

본 발명은 하이브리드 전기자동차에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 하이브리드 전기자동차(HEV ; Hybrid Electric Vehicle)는 그 동안 발전되어 온 가솔린 자동차의 기술과 전기자동차의 기술을 적절히 조합한 차량 형태로 연비의 향상과 배기가스의 절감이라는 이익을 얻을 수 있다.

상기 하이브리드 전기자동차는 동력원의 사용 방법에 따라 다양한 구조와 주행 방법을 가진다.

그 중에 가장 널리 개발되고 있는 대표적인 형태의 하이브리드 전기자동차는 병렬형 하이브리드 전기자동차(Parallel Hybrid Electric Vehicle), 직렬형 하이브리드 전기자동차(Series Hybrid Electric Vehicle)이다.

병렬형 하이브리드 전기자동차는 전기자동차와 마찬가지로 모터와 축전지를 동력원으로 이용하여 차량을 구동시키며 동시에 또는 독립적으로 엔진, 가스 터빈 등의 내연기관을 직접 구동시킨다.

직렬형 하이브리드 전기자동차는 모터와 축전지를 주력원으로 이용하여 차량을 구동시키며 엔진, 가스 터빈 등의 내연기관에서 발생하는 기계에너지를 발전기를 이용하여 전기에너지로 전환하여 동력원으로 이용한다.

상기 하이브리드 전기자동차는 일반주행 모드(엔진 모드)시 엔진의 구동에 연계되어 발전기가 구동되고 전기에너지가 만들어져 이것이 트랙션 모터(Traction Motor)를 구동시켜 차량이 구동되며, HEV모드시 엔진은 정지되고 순수한 배터리 힘으로 트랙션 모터에 전류를 가해 차량이 구동되어진다. 이와 같은 이유로 상기 하이브리드 전기자동차는 일반적인 가솔린 자동차에 비해 훨씬 낮은 수준의 배기가스를 방출하고 좋은 연비를 가질 수 있으며, 전기자동차에 비해서는 훨씬 긴 주행거리를 갖는다.

그러나 위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 하이브리드 전기자동차로 주행할 때 HEV모드에서는 엔진이 정지된 상태에 있게되며, 엔진의 구동에 연동되는 파워 스티어링 펌프도 정지하게 된다. 따라서, 동력 조향을 할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 하이브리드 전기자동차의 HEV모드에서도 동력 조향을 할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기자동차의 조향 제어장치에 있어서, 상기 하이브리드 전기자동차의 스티어링 휠 움직임을 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 조향각 검출센서와; 상기 검출된 스티어링 휠의 움직임에 따라 상기 하이브리드 전기자동차가 조향되는 상태이면 전동 조향 제어신호를 출력하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 전동 조향 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 스티어링 휠의 조향력을 보조하여 동력 조향을 수행하는 전동 가변형 조향부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기자동차의 조향 제어방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기자동차의 스티어링 휠 움직임을 검출하는 단계와; 상기 검출된 스티어링 휠의 움직임에 따라 상기 하이브리드 전기자동차가 조향되는 상태이면 엔진의 회전상태를 검출하는 단계와; 상기 검출된 엔진 회전상태에 따라 엔진이 정지된 상태이면 상기 스티어링 휠의 조향력을 보조하여 동력 조향을 수행하도록 전동 조향 제어신호를 전동 모터 펌프로 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 동력 전달 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치의 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어방법을 도시한 제어 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 동력 전달 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차는 일반주행 모드(엔진 모드)시 엔진(10)의 구동에 연계되어 발전기(12)가 구동되고 전기에너지가 만들어져 이것이 트랙션 모터(Traction Motor)(16)를 구동시켜 차량이 구동되며, 엔진(10)이 정지된 상태의 HEV모드시에는 순수한 배터리(14) 힘으로 트랙션 모터(16)에 전류를 가해 차량이 구동되어진다. 참조번호 (18)는 추진축을 나타내며, (20)는 리어 액슬을 나타낸다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치의 블록 구성도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치는 조향각 검출센서(50), 엔진 제어부(ECU)(60), 전동 가변형 조향부(30)를 포함하여 구성한다.

조향각 검출센서(50)는 상기 하이브리드 전기자동차의 스티어링 휠(22) 움직임을 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 기능을 하며, 포토센서 방식을 적용하여 스티어링 휠(22)의 조향각을 검출한다.

엔진 제어부(60)는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 전반적인 제어동작을 수행하며, 특히 상기 검출된 스티어링 휠(22)의 움직임에 따라 상기 하이브리드 전기자동차가 조향되는 상태이면 전동 조향 제어신호를 출력하는 기능을 한다. 상기 엔진 제어부(60)는 일종의 마이크로 프로세서로 구성되며, 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리(ROM, RAM)를 갖는다.

전동 가변형 조향부(30)는 상기 엔진 제어부(60)로부터 공급되는 전동 조향 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 스티어링 휠(22)의 조향력을 보조하여 동력 조향을 수행하는 기능을 한다.

상기 전동 가변형 조향부(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 오일 탱크(32), 전동 모터 펌프(34), 동력 조향부(36), 조향 링크(38)를 포함하여 구성한다.

오일 탱크(32)는 본 발명의 실시예에 있어서, 동력 조향에 사용되는 유압유를 저장하는 탱크이다.

전동 모터 펌프(34)는 상기 오일 탱크(32)에 유압 라인으로 연결되며, 상기 엔진 제어부(60)로부터 공급되는 전동 조향 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 오일 탱크(32)에 저장된 유압유에 작동 압력을 발생시키는 기능을 한다.

동력 조향부(36)는 상기 오일 탱크(32)에 다른 유압 라인으로 연결되며, 상기 전동 모터 펌프(34)의 구동에 따라 작동 압력이 발생된 유압유를 전달받아 상기 스티어링 휠(22)의 조향력을 보조하는 기능을 한다. 상기 동력 조향부(36)는 랙과 피니언으로 구성되는 조향 기어 박스를 사용할 수 있다.

조향 링크(38)는 상기 동력 조향부(36)의 양단에 결합되어 상기 하이브리드전기자동차의 조향륜에 각각 연결된다. 조향 링크(38)의 구성은 일반적인 조향 기구에 적용되는 기술을 사용할 수 있다.

상기 전동 가변형 조향부(30)의 구성에 있어서, 전동 모터 펌프(34)를 제외한 구성은 종래 기술에 적용되는 파워 스티어링 구성 부품을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 구성은 상기한 구성에 상기 하이브리드 전기자동차의 엔진 회전수를 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 엔진 회전수 검출센서(40)를 더 포함하여 구성한다. 이와 같은 구성에서 상기 엔진 제어부(60)는 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 상기 전동 가변형 조향부(30)의 전동 모터 펌프(34)로 공급되는 전동 조향 제어신호를 단속하게된다. 즉, 상기 엔진 제어부(60)는 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 상기 엔진(10)이 정지된 상태에서 조향되는 상태이면 상기 전동 모터 펌프(34)로 전동 조향 제어신호를 공급하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 구성은 일반적인 종래 기술에서와 같이 상기 하이브리드 전기자동차의 엔진(10) 구동에 연동되어 회전됨에 따라 작동 압력이 발생된 유압유를 상기 동력 조향부(36)로 전달하는 파워 스티어링 펌프(24)를 더 포함하여 구성한다. 이와 같은 구성에서 상기 엔진 제어부(60)는 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 상기 엔진(10)이 구동되는 상태이면 상기 전동 모터 펌프(34)로 공급되는 전동 조향 제어신호를 차단한다.

즉, 상기 하이브리드 전기자동차는 동력 조향에 있어서, 일반주행 모드(엔진 모드)시에는 엔진(10)의 구동에 연계되어 파워 스티어링 펌프(24)가 구동되고, 엔진(10)이 정지되는 HEV모드시에는 엔진 제어부(60)에서 이를 감지하여 전동 모터펌프(34)를 구동함으로써 스티어링 휠(22)의 조향력을 보조하게 된다. 여기서 전동 모터 펌프(34)는 상기 파워 스티어링 펌프(24)의 기능을 하게되며, 전동 모터 펌프(34)의 유압유 출력라인에 압력 릴리프 밸브를 구성할 수 있다. 이와 같은 구성에서 스티어링 휠(22)의 조향각 변화에 따라 압력 릴리프 밸브의 유량을 조절하여 배터리(14)의 전기 소모량을 제어함으로써 효율적으로 차량을 구동 및 조향시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어방법을 도시한 제어 흐름도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 조향 제어방법을 설명한다.

먼저, 도 3의 (102)단계에서 도 2의 엔진 제어부(60)는 조향각 검출센서(50)를 통해 입력되는 값을 분석하여 상기 하이브리드 전기자동차의 스티어링 휠(22) 움직임을 검출한다. 엔진 제어부(60)는 (102)단계에서 검출된 스티어링 휠(22)의 움직임에 따라 상기 하이브리드 전기자동차가 조향되는 상태이면 (104)단계로 진행하여 엔진 회전수 검출센서(40)를 통해 엔진(10)의 회전상태를 검출한다. 이어서 엔진 제어부(60)는 (106)단계로 진행하여 검출된 엔진(10) 회전상태에 따라 엔진(10)이 정지된 상태이면 (108)단계로 진행한다. 엔진 제어부(60)는 (108)단계에서 엔진(10)이 정지된 상태 즉, HEV모드이면 (110)단계로 진행한다. 엔진 제어부(60)는 (110)단계에서 스티어링 휠(22)의 조향력을 보조하여 동력 조향을 수행하도록 전동 조향 제어신호를 전동 모터 펌프(34)로 공급한다.

한편, 전술한 (106)단계에서 엔진 제어부(60)는 검출된 엔진(10) 회전상태에 따라 엔진(10)이 회전되는 상태 즉, 엔진 모드이면 (112)단계로 진행하여 전동 모터 펌프(34)로 공급되는 전동 조향 제어신호를 차단하고, (114)단계로 진행하여 파워 스티어링 펌프(24) 구동에 의한 일반적인 동력 조향 제어동작을 수행한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치 및 방법은 엔진 회전수에 따라 엔진모드, HEV모드에 적용되는 가변형 조향 제어장치를 구성하여 조향성능을 증대시킬 수 있으며, 기존 부품 적용 및 전동 모터 펌프 적용 신뢰성 증대 및 운전자의 기호에 맞게 자동으로 조향 변환하여 편의성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Claims

하이브리드 전기자동차의 조향 제어장치에 있어서,

상기 하이브리드 전기자동차의 스티어링 휠 움직임을 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 조향각 검출센서와;

상기 검출된 스티어링 휠의 움직임에 따라 상기 하이브리드 전기자동차가 조향되는 상태이면 전동 조향 제어신호를 출력하는 엔진 제어부와;

상기 엔진 제어부로부터 공급되는 전동 조향 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 스티어링 휠의 조향력을 보조하여 동력 조향을 수행하는 전동 가변형 조향부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 전동 가변형 조향부는

동력 조향에 사용되는 유압유를 저장하는 오일 탱크와;

상기 오일 탱크에 유압 라인으로 연결되며, 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 전동 조향 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 오일 탱크에 저장된 유압유에 작동 압력을 발생시키는 전동 모터 펌프와;

상기 오일 탱크에 다른 유압 라인으로 연결되며, 상기 전동 모터 펌프의 구동에 따라 작동 압력이 발생된 유압유를 전달받아 상기 스티어링 휠의 조향력을 보조하는 동력 조향부와;

상기 동력 조향부의 양단에 결합되어 상기 하이브리드 전기자동차의 조향륜에 각각 연결되는 조향 링크를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 하이브리드 전기자동차의 엔진 회전수를 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 엔진 회전수 검출센서를 더 포함하여 구성하며, 상기 엔진 제어부는 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 상기 전동 가변형 조향부로 공급되는 전동 조향 제어신호를 단속하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 엔진 제어부는 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 상기 엔진이 정지된 상태에서 조향되는 상태이면 상기 전동 가변형 조향부로 전동 조향 제어신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 하이브리드 전기자동차의 엔진 구동에 연동되어 회전됨에 따라 작동 압력이 발생된 유압유를 상기 동력 조향부로 전달하는 파워 스티어링 펌프를 더 포함하여 구성하며,

상기 엔진 제어부는 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 상기 엔진이 구동되는 상태이면 상기 전동 모터 펌프로 공급되는 전동 조향 제어신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어장치.
하이브리드 전기자동차의 조향 제어방법에 있어서,

상기 하이브리드 전기자동차의 스티어링 휠 움직임을 검출하는 단계와;

상기 검출된 스티어링 휠의 움직임에 따라 상기 하이브리드 전기자동차가 조향되는 상태이면 엔진의 회전상태를 검출하는 단계와;

상기 검출된 엔진 회전상태에 따라 엔진이 정지된 상태이면 상기 스티어링 휠의 조향력을 보조하여 동력 조향을 수행하도록 전동 조향 제어신호를 전동 모터 펌프로 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어방법.
제6항에 있어서, 상기 검출된 엔진 회전상태에 따라 엔진이 회전되는 상태이면 전동 모터 펌프로 공급되는 전동 조향 제어신호를 차단하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 가변형 조향 제어방법.