KR20090110673A

KR20090110673A - 하이브리드 차량의 변속기 보호장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090110673A
Application number: KR1020080036292A
Authority: KR
Inventors: 김연호; 김정철
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-10-22

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량에서 모터의 회전수를 제한 제어하여 변속기를 보호하는 것으로,

모터의 동작이 회생재생 모드 혹은 역토크 모드인지 판단하는 과정, 모터가 회생재생 모드 혹은 역토크 모드이면 차속에 따른 제한 속도를 추출하는 과정, 모터 속도를 제한 속도 이상으로 제어하는 과정을 포함한다.

하이브리드 차량, 역토크, 모터 속도 제한, 정지전 제어

Description

하이브리드 차량의 변속기 보호장치 및 방법{APPARATUS FOR TRANSMISSION PROTECT ON HYBRID ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 엔진 클러치가 적용되는 하이브리드 차량에 관한 것으로, 더 상세하게는 회생제동 모드 혹은 모터가 역토크를 내는 조건에서 차속에 따라 모터의 속도(회전수)를 제한 제어하여 변속기를 보호하는 하이브리드 차량의 변속기 보호장치 및 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량은 주동력원으로 동작되는 엔진과 배터리로 동작되어 주동력원을 보조하는 모터가 적용되어 주행 상황에 따라 연비가 가장 높게 운전된다.

예를 들어 엔진에 큰 부하가 걸리는 발진/가속 및 등판 주행에서는 모터를 작동시켜 엔진의 동력을 보조하고, 정속 주행에서는 엔진 혹은 모터의 동력만으로 주행하고 엔진으로 모터를 구동시켜 배터리를 충전한다.

하이브리드 차량에는 운전의 편의성을 중요시하는 운전자의 요구에 따라 자동변속기가 적용된다.

하이브리드 차량은 주행 도중에 브레이크 페달의 작동에 따른 제동 제어가 실행되면 엔진의 동력을 보조하는 모터는 회생제동 모드(REGENERATION)로 진입되어 감속 에너지를 회수하여 배터리를 충전시키며, 변속기는 정지전 변속이 실행된다.

이때, 모터는 변속기에 역 토크의 부하를 인가하게 되므로 정지전 변속시 변속기 요소의 해방과 결합에 의한 클러치 절환 중 유압이나 변속기 자체의 편차 등에 의해 순간적인 중립 상태가 발생된다.

도 3에 도시된 바와 같이 변속기에 역토크가 인가되는 상태에서 순간적인 중립 상태가 발생하게 되면(A) 변속기는 모터 역구동에 의해 역회전 방향으로 과다 구동되고(NT), 이에 따라 터빈의 과다 슬립이 발생한다.

이와 같이 변속기의 역회전이 인가되면 오일 펌프가 역구동하고여 변속기 내부의 오일을 흡수하며, 이에 따라 변속기 내부는 유량 및 유압이 소멸되어 변속기 파손 및 구동 불가 상황을 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 하이브리드 차량에서 회생제동 모드 혹은 모터가 역토크를 내는 조건에서 차속에 따라 모터의 속도(회전수)를 제한 제어하여 변속기를 안정되게 보호하도록 하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 하이브리드 차량의 변속기 보호방법은 모터의 동작이 회생재생 모드 혹은 역토크 모드인지 판단하는 과정, 모터가 회생재생 모드 혹은 역토크 모드이면 차속에 따른 제한 속도를 추출하는 과정, 모터 속도를 제한 속도 이상으로 제어하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 변속기에 역토크가 인가되는 조건에서 차속에 따라 모터의 속도(회전수)를 제한 제어함으로써, 오일펌프의 안정된 동작을 유지시켜 변속기 내부에서 오일이 소멸되는 것을 방지하여 변속기의 내구성을 향상시킨다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 변속기 보호장치를 도시한 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은 운전요구 검출부(10)와 ECU(20), TCU(30), 배터리(40), BMS(50), HCU/MCU(60), 인버터(70), 엔진(80), 클러치(90), 모터(100), 변속기(110) 및 구동륜(120)을 포함한다.

운전요구 검출부(10)는 운전자의 주행 요구인 APS(Accel Position Sensor) 변위, 제동 제어하는 브레이크 페달의 변위, 변속단 선택에 대한 인히비터 스위치의 접점 등을 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.

ECU(20)는 상기 운전요구 검출부(10)에서 검출되는 신호에 따라 엔진(80)의 제반적인 동작을 제어한다.

TCU(30)는 현재의 차속, 기어비, 클러치 상태, 유온 등의 정보를 검출하여 변속기(110)의 출력 토크 조절에 대한 전반적인 동작을 제어한다.

배터리(40)는 하이브리드 모드에서 모터(100)에 전압을 공급하여 모터(100)를 통해 엔진(80)의 출력 토크를 보조하고, 브레이크 제동에 따른 회생제동 모드에서 모터(100)를 통해 회수되는 회생 에너지를 충전된다.

BMS(50)는 상기 배터리(40)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 배터리(40)의 SOC(State Of Charge) 상태를 관리 제어하며, 배터리(40)의 충방전 전류량을 제어한다.

HCU/MCU(60)는 운전자의 주행요구에 따라 각 제어기들을 통합 제어하여 엔진(80) 및 모터(100)의 출력 토크를 제어함으로써 차량의 전반적인 거동을 제어한다.

상기 HCU/MCU(60)는 운전요구 검출부(10)로부터 브레이크의 작동이 검출되면 회생제동 모드로 진입하여 모터(100)를 발전기로 제어하여 모터(100)를 통해 회수되는 감속 에너지를 배터리(40)에 저장한다.

또한, 상기 HCU/MCU(60)는 브레이크 작동에 의한 회생제동 모드의 진입이 검출되면 현재의 차속을 검출하고, 설정된 맵으로부터 차속에 따른 모터(100)의 제한 회전수를 추출하여 모터(100)를 제한된 회전수 이상으로 제어한다.

인버터(70)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위치 소자로, 상 기 HCU/MCU(60)에서 인가되는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호에 따라 배터리(40)의 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 모터(100)를 구동시킨다.

모터(100)는 상기 인버터(70)를 통해 인가되는 배터리(40)의 전압에 의해 구동되어 엔진(80)의 출력 토크를 지원한다.

엔진(80)은 상위 제어기인 HCU/MCU(60)의 제어를 받는 ECU(20)의 제어에 의해 그 출력이 제어되며, 도시되지 않은 ETC(Electric Throttle Control)를 통해 흡입 공기량이 조정된다.

클러치(90)는 엔진(80)과 모터(100)의 사이에 배치되어, 엔진(80)의 출력토크와 모터(100)의 출력 토크를 합산하여 변속기(110)에 인가한다.

변속기(110)는 상기 TCU(30)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 클러치(90)를 통해 합산되어 인가되는 토크를 조정되는 변속비로 분배하여 구동륜(120)에 전달시켜 자동차가 주행될 수 있도록 한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 하이브리드 차량에서 일반적인 제어동작은 동일 내지 유사하게 이루어지므로, 이에 대한 동작 설명은 생략하고, 회생제동 모드에서 모터의 속도(회전수)를 제한하는 동작에 대하여 설명한다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량에서 변속기 보호 절차를 도시한 흐름도이다.

HCU/MCU(60)가 운전요구 검출부(10)의 정보에 따라 통합 제어를 통해 엔진(80) 및 모터(100)의 출력 토크를 제어하는 주행하는 상태에서(S101) 모터(100) 의 동작을 감시하여(S102) 브레이크 작동에 의한 회생제동 모드 혹은 역토크 모드로 진입되는지를 판단한다(S103).

상기 S103에서 상기 모터(100)가 발전기로 동작하는 회생제동 모드 혹은 역토크 모드의 진입으로 판단되면 HCU/MCU(60)는 변속기(110)의 출력축 회전수인 현재의 주행 차속을 검출한다(S104).

그리고, 반복적인 학습을 통해 하기의 표 1과 같이 설정되는 맵 테이블로부터 차속에 따른 모터(100)의 제한 속도(회전수)를 추출하여(S105), 인터버(70)를 통해 모터(100)에 공급되는 전압 및 전류량을 제어하여 모터(100)를 제한된 속도 이상으로 구동시킨다(S106).

차속	80	70	60	50	40	30	20	10	0
제한속도	600	600	500	400	300	300	200	50	0

따라서, 변속기(110)에는 일정량 이상의 토크가 인가되므로, 역토크에 의한 슬립이 발생되지 않게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 변속기 보호장치를 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량에서 변속기 보호절차를 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 운전요구 검출부 20 : ECU

30 : TCU 40 : 배터리

50 : BMS 60 : HCU/MCU

70 : 인버터 80 : 엔진

90 : 클러치 100 : 모터

110 : 변속기 120 : 구동륜

Claims

엔진과;

엔진의 출력을 보조하는 모터;

배터리의 전압으로 모터를 구동시키는 인버터;

차량의 전반적인 거동 및 출력 토크를 제어하는 HCU/MCU를 포함하며,

상기 HCU/MCU는 회생제동 모드에 진입되면 차속에 따라 모터 속도를 제한하는 하이브리드 차량의 변속기 보호장치.
제1항에 있어서,

상기 HCU/MCU는 모터가 역토크 모드이면 차속에 따라 모터 속도를 제한하는 하이브리드 차량의 변속기 보호장치.
엔진과 모터가 적용되는 하이브리드 차량에 있어서,

상기 모터가 회생제동 모드 혹은 역토크 모드이면 차속에 따라 모터 속도를 제한하는 제어수단이 포함되는 하이브리드 차량의 변속기 보호장치.
모터의 동작이 회생재생 모드 혹은 역토크 모드인지 판단하는 과정;

모터가 회생재생 모드 혹은 역토크 모드이면 차속에 따른 제한 속도를 추출하는 과정;

모터 속도를 제한 속도 이상으로 제어하는 과정;

을 포함하는 하이브리드 차량의 변속기 보호방법.