KR20070050680A - 하이브리드 차량의 페일 세이프티 제어 시스템 - Google Patents

하이브리드 차량의 페일 세이프티 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 제어기(HCU)와 각 제어기(ECU,TCU,MCU 및 BMS)간의 페일 세이프티 제어 시스템으로서, 그 구성은 차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 엔진의 구동 제어를 이루는 엔진 제어기(ECU); 차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 모터의 구동 제어를 이루는 모터 제어기(MCU); 차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 변속기의 변속 제어를 이루는 변속기 제어기(TCU); 차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 배터리 상태를 관리하는 배터리 제어기(BMS); 및 상기 엔진 제어기, 모터 제어기, 변속기 제어기 및 배터리 제어기의 구동 제어를 위해 동작신호를 상기 각 제어기측으로 출력하고 하이브리드 운전 모드를 제어하며, 상기 각 제어기와의 캔 통신 연결상태 검출을 위한 캔 통신라인 신호 검출단과, 상기 각 제어기로부터 입력되는 동작신호 검출을 위한 동작신호 검출단을 포함하는 하이브리드 차량 제어기(HCU)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
하이브리드, 제어기, 페일 세이프티, 캔(CAN)

Description

하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템 {A system for control fail safety between controller of hybrid vehicle}
도 1은 본 발명에 따른 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 시스템에서 차량 제어기와 각 제어기간의 동작신호 페일시 그에 따른 각 제어기에서의 동작 표.
도 3은 본 발명에 따른 시스템에서 차량 제어기와 각 제어기간의 캔 통신라인 페일시 그에 따른 차량 제어기에서의 동작 표.
<도면부호의 설명>
10 엔진 제어기 20 변속기 제어기
30 모터 제어기 40 배터리 제어기
50 하이브리드차량 제어기
본 발명은 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하이브리드 차량의 제어기간에 캔 통신 라인상의 단선이나 단락시 하이브리드 차량 제어기에서 그의 제어신호에 따라 구동 제어되는 각 제어기의 고장 처리를 이루기 위한 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량(HEV)은 엔진을 제어하는 엔진 제어기(ECU), 모터 구동을 제어하는 모터 제어기(MCU), 변속기의 변속을 제어하는 변속기 제어기(TCU), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 제어기(BMS) 및 상기 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드 설정 그리고, 차량의 전반적인 구동을 제어하는 하이브리드 차량 제어기(HCU)로 구성된다.
상기에서, 차량 제어기(HCU)에서 각 제어기의 구동 제어를 위해서는 캔(CAN) 통신라인 및 림프 홈(limp home) 제어를 위한 별도의 하드 와이어(hard wire)가 구비되어야 한다. 즉, 배터리 제어기(BMS)측의 캔 통신라인의 단선이 발생한 경우 이를 차량 제어기(HCU)에서는 배터리 상태를 알 수 없기 때문에 HCU에서는 모터의 구동을 위해 배터리 과충전을 이루므로 시스템상에 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 현상으로 인해 차량 쇼크(shock)가 발생 가능하며, 심한 경우에는 엔진 파손으로 이어져 하나의 캔 통신라인의 단선으로 인해 차량에 치명적인 악영항을 미치게 되는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하이브리드 차량의 제어기간에 캔 통신을 수행하는 라인 및 동작신호(ready signal)상의 단선이나 단락시 하이브리드 차량 제어기에서 각 제어기의 고장 처리를 이루기 위한 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한, 본 발명에 따른 시스템 구성은,
차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 엔진의 구동 제어를 이루는 엔진 제어기(ECU);
차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 모터의 구동 제어를 이루는 모터 제어기(MCU);
차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 변속기의 변속 제어를 이루는 변속기 제어기(TCU);
차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 배터리 상태를 관리하는 배터리 제어기(BMS); 및
상기 엔진 제어기, 모터 제어기, 변속기 제어기 및 배터리 제어기의 구동 제어를 위해 동작신호를 상기 각 제어기측으로 출력하고 하이브리드 운전 모드를 제어하며, 상기 각 제어기와의 캔 통신 연결상태 검출을 위한 캔 통신라인 신호 검출단과, 상기 각 제어기로부터 입력되는 동작신호 검출을 위한 동작신호 검출단을 포함하는 하이브리드 차량 제어기(HCU)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량의 제어기(HCU)와 캔 통신(CAN High,CAN Low)으로 연결된 각 제어기(ECU,TCU,MCU 및 BMS)에서의 페일 세이프티 제어를 위한 시스템 구성은,
차량 제어기(HCU)(50)와 캔 통신 연결되어 동작신호(ECU Ready)를 차량 제어기측으로 출력하며, 엔진의 구동 제어를 이루는 엔진 제어기(ECU)(10);
차량 제어기(HCU)(50)와 캔 통신 연결되어 동작신호(MCU Ready)를 차량 제어기측으로 출력하며, 모터의 구동 제어를 이루는 모터 제어기(MCU)(30);
차량 제어기(HCU)(50)와 캔 통신 연결되어 동작신호(TCU Ready)를 차량 제어기측으로 출력하며, 변속기의 변속 제어를 이루는 변속기 제어기(TCU)(20);
차량 제어기(HCU)(50)와 캔 통신 연결되어 동작신호(BMS Ready)를 차량 제어기측으로 출력하며, 배터리 상태를 관리하는 배터리 제어기(BMS)(40); 및
상기 엔진 제어기(10), 모터 제어기(30), 변속기 제어기(20) 및 배터리 제어기(40)의 구동 제어를 위해 동작신호(HCU Ready)(H)를 상기 각 제어기측으로 출력하고 하이브리드 운전 모드를 제어하며, 상기 각 제어기와의 캔 통신 연결상태 검출을 위한 캔 통신라인 신호 검출단(A, A')과, 상기 각 제어기로부터 입력되는 동작신호 검출을 위한 동작신호 검출단(B, C, D, E)을 포함하는 하이브리드 차량 제어기(HCU)(50)로 구성된다.
즉, 본 실시예에서는 차량 제어기(50)와 각 제어기(10, 20, 30, 40)간의 신호 연결상태 검출을 위해 차량 제어기(50) 내 캔 통신라인 신호 검출단(A, A')과 상기 각 제어기로부터 입력되는 동작신호(Ready signal) 검출을 위한 동작신호 검 출단(B, C, D, E)을 구비하였으며, 이를 통해 해당 제어기 또는 해당 제어기와의 신호 라인 단선/단락 발생시 차량 제어기 및 각 제어기에서의 동작 제어를 이루기 위한 것이다.
상기와 같은 시스템 구성을 갖는, 본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템 구성에 따른 동작을 도 1을 중심으로 해당 제어기의 페일시 그에 따른 제어 동작을 표로 나타낸 도 2 및 3을 참조하여 설명한다. 상기에서, 도 2는 본 실시예에 따른 하이브리드 차량 제어기와 각 제어기간의 동작신호(ready signal : RDY) 페일시 그에 따른 각 제어기에서의 제어 동작을 나타낸 표이며, 도 3은 본 실시예에 따른 하이브리드 차량 제어기와 각 제어기간의 캔 통신라인(CAN High, CAN Low) 페일시 그에 따른 각 제어기에서의 제어 동작을 나타낸 표이다. 참고로, 본 실시예에서 캔 통신 라인은 CAN High Signal과 CAN Low Signal로 이루어진다.
먼저, 도 2에서 보는 바와 같이, 차량 제어기(HCU) 페일시 엔진 제어기(ECU)와 변속기 제어기(TCU)는 자체 제어신호(S.A)에 따라 엔진 및 변속기 구동 제어를 이루며, 모터 제어기(MCU)와 배터리 제어기(BMS)는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되도록 제어된다.
또한, 차량 제어기(HCU)로부터 출력되는 동작신호(RDY)가 페일된 경우 차량 제어기는 엔진 제어기(ECU)와 협조 제어를 이루며, 엔진 제어기(ECU)와 변속기 제어기(TCU)는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 모터 제어기(MCU)와 배터리 제어기(BMS)는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되도록 제어된다.
또한, 엔진 제어기(ECU)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기(HCU)는 차량의 근거리 이동을 위한 모터구동 제어신호를 출력하며, 모터 제어기(MCU)와 배터리 제어기(BMS)는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 변속기 제어기(TCU)는 자체 제어신호(S.A)에 따라 변속기 구동 제어를 이루게 된다.
또한, 모터 제어기(MCU)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기(HCU)는 엔진 제어기(ECU)와 협조 제어를 이루며, 엔진 제어기(ECU)와 변속기 제어기(TCU)는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 배터리 제어기(BMS)는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되도록 제어된다.
또한, 변속기 제어기(TCU)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기(HCU)는 모터 구동으로 시동을 이루고 아이들스탑을 금지시키기 위한 제어신호를 출력하며, 엔진 제어기(ECU)는 변속기 제어기(TCU)와 관련한 림프 홈(limp home) 모드 제어를 이루며, 모터 제어기(MCU)와 배터리 제어기(BMS)는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어된다.
또한, 배터리 제어기(BMS)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기(HCU)는 엔진 제어기(ECU)와 협조 제어를 이루며, 엔진 제어기(ECU)와 변속기 제어기(TCU)는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 모터 제어기(MCU)는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되도록 제어된다.
한편, 도 3의 표에서 보는 바와 같이, 차량 제어기(HCU)와 엔진 제어기(ECU)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 엔진 RPM 신호를 모터 제어기측으로부터 인가받은 모터 RPM 신호로 대체하고, TPS 신호는 차량 제어기 내 저장된 모델링 값으로 대체하고, 모터 토크 금지, 부압제어 림프 홈(limp home) 모드 제어 및 경고등 점등 처리 제어를 수행한다.
또한, 차량 제어기(HCU)와 변속기 제어기(TCU)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 최소 아이들 RPM 상승, 아이들 스탑 금지, 주행제어 모터 토크 금지, 차속신호를 차량 제어기 내 저장된 모델링 값으로 대체 및 경고등 점등 처리 제어를 수행한다.
또한, 차량 제어기(HCU)와 모터 제어기(MCU)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 모터 사용 금지, 모터 RPM 신호를 엔진 제어기측으로부터 인가받은 엔진 RPM 신호로 대체 및 경고등 점등 처리 제어를 수행한다.
또한, 차량 제어기(HCU)와 배터리 제어기(BMS)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 모터 토크 금지 및 경고등 점등 처리 제어를 수행한다.
끝으로, 차량 제어기(HCU)와 각 제어기간의 캔 통신라인 버스 오프(bus off)로 캔 통신을 통한 송,수신이 불가능한 경우에는 앞서 도 2에 도시한 각 제어기에서의 제어 동작이 수행되게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 하이브리드 차량의 제어기간에 캔(CAN) 통신을 수행하는 라인 및 동작신호(ready signal) 라인상의 단선이나 단락 또는 하이브리드 차량의 제어기에서 페일이 발생한 경우 하이브리드 차량 제어기에서 각 제어기의 고장 처리를 이루기 위한 제어동작 및 각 제어기에서의 제어 동작을 통해 하이브리드 차량의 제어기간에 효율적인 페일 세이프티 제어가 이루지도록 한 것이다.
본 발명의 기술적 범위를 해석함에 있어서는, 상기에서 설명된 실시예에 한 정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항의 합리적 해석에 의해 결정되어져야 한다.
본 발명의 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템에 따르면, 하이브리드 차량 제어기와 각 제어기간의 신호 라인 즉, 동작신호(RDY) 또는 캔 통신라인 페일시 하이브리드 차량 제어기 및 각 제어기에서 페일 세이프티에 해당하는 동작을 수행함으로써, 신호 라인상의 단선/단락 등에 의해 차량에 미치는 치명적인 악영향을 해소할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (11)

  1. 하이브리드 차량의 제어기(HCU)와 각 제어기간의 페일 세이프티 제어 시스템에 있어서,
    차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 엔진의 구동 제어를 이루는 엔진 제어기(ECU);
    차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 모터의 구동 제어를 이루는 모터 제어기(MCU);
    차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 변속기의 변속 제어를 이루는 변속기 제어기(TCU);
    차량 제어기(HCU)와 캔 통신 연결되어 동작신호를 차량 제어기측으로 출력하며, 배터리 상태를 관리하는 배터리 제어기(BMS); 및
    상기 엔진 제어기, 모터 제어기, 변속기 제어기 및 배터리 제어기의 구동 제어를 위해 동작신호를 상기 각 제어기측으로 출력하고 하이브리드 운전 모드를 제어하며, 상기 각 제어기와의 캔 통신 연결상태 검출을 위한 캔 통신라인 신호 검출단과, 상기 각 제어기로부터 입력되는 동작신호 검출을 위한 동작신호 검출단을 포함하는 하이브리드 차량 제어기(HCU)로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 제어기(HCU) 페일시 엔진 제어기와 변속기 제어기는 자체 제어신호에 따라 엔진 및 변속기 구동 제어를 이루며, 모터 제어기와 배터리 제어기는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 제어기(HCU)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기는 엔진 제어기와 협조 제어를 이루며, 엔진 제어기와 변속기 제어기는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 모터 제어기와 배터리 제어기는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진 제어기(ECU)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기는 차량의 근거리 이동을 위한 모터구동 제어신호를 출력하며, 모터 제어기와 배터리 제어기는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 변속기 제어기는 자체 제어신호에 따라 변속기 구동 제어를 이루는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 모터 제어기(MCU)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기는 엔진 제어기와 협조 제어를 이루며, 엔진 제어기와 변속기 제어기는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 배터리 제어기는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 변속기 제어기(TCU)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기는 모터 구동으로 시동을 이루고 아이들스탑을 금지시키기 위한 제어신호를 출력하며, 엔진 제어기는 변속기 제어기와 관련한 림프 홈(limp home) 모드 제어를 이루며, 모터 제어기와 배터리 제어기는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 제어기(BMS)로부터 출력되는 동작신호 페일시 차량 제어기는 엔진 제어기와 협조 제어를 이루며, 엔진 제어기와 변속기 제어기는 차량 제어기의 제어신호에 따라 정상 구동 제어되며, 모터 제어기는 하이브리드 운전모드 기능이 금지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 제어기(HCU)와 엔진 제어기(ECU)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 엔진 RPM 신호를 모터 제어기측으로부터 인가받은 모터 RPM 신호로 대체하고, TPS 신호는 차량 제어기 내 저장된 모델링 값으로 대체하고, 모터 토크 금지, 부압제어 림프 홈(limp home) 모드 제어 및 경고등 점등 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 제어기(HCU)와 변속기 제어기(TCU)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 최소 아이들 RPM 상승, 아이들 스탑 금지, 주행제어 모터 토크 금지, 차속신호를 차량 제어기 내 저장된 모델링 값으로 대체 및 경고등 점등 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 제어기(HCU)와 모터 제어기(MCU)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 모터 사용 금지, 모터 RPM 신호를 엔진 제어기측으로부터 인가받은 엔진 RPM 신호로 대체 및 경고등 점등 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 제어기(HCU)와 배터리 제어기(BMS)간의 캔 통신이 불가능한 경우 차량 제어기에서는 모터 토크 금지 및 경고등 점등 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어기간 페일 세이프티 제어 시스템.
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