KR20120064449A - 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드를 제어하는 방법에 관한 것으로 오일 팬에 저장된 작동유를 흡입하여 토출하는 기계식 오일 펌프와 상기 기계식 오일 펌프와 병렬로 배치되는 전동식 오일 펌프에 의해 구동되는 하이브리드 자동차의 엔진 동작 상태 천이 구간에 따른 오일 펌프 동작 제어 방법에 있어서, 엔진의 구동 상태를 판단하는 단계; 기존의 오일 펌프에 의해 유압을 형성하는 단계; 새로운 오일 펌프의 작동을 요청하는 단계; 새로운 오일 펌프의 작동에 의해 유압을 형성하는 단계; 기존의 오일 펌프의 작동을 중지하는 단계; 를 포함하는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법을 제공하여,
차량의 동작 상태를 고려한 기계식 오일 펌프와 전동식 오일 펌프의 제어 모드를 결정하여 복수의 변속 모드를 갖는 하이브리드 자동차 변속기의 클러치, 브레이크 및 기타 유압 제어 장치들의 성능 저하를 방지하고 시프트 퀄리티(Shift Quality)의 성능을 향상시킴과 동시에 주행 성능을 향상시키는 유압식 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.

Description

하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법{CONTROLLING METHOD OF OIL PUMP OPERATION MODE FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법에 관한 것으로, 기계식 오일 펌프와 전동식 오일 펌프의 동작 모드를 엔진의 동작 상태에 따라 제어 모드를 결정하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료 전지 하이브리드 전기자동차는 순수 연료전지 전기자동차가 갖고 있는 단점인 연료전지의 효율적 운전 구간이 차량에 이용하기에 적합하지 않고, 응답성이 늦은 관계로 연료전지의 효율을 높여 차량 전체의 효율을 높이기 위한 방안으로 개발되었다.
즉, 주동력원으로써 연료전지를 사용하고 보조 동력원으로 배터리를 추가함으로써 연료 전지와 배터리의 동력을 적절히 조합하여 연료전지를 효율이 높은 점에서 동작하도록 할 수 있고, 차량 제동시 에너지의 일부를 흡수하여 배터리에 저장함으로써 에너지를 재사용할 수 있으며, 가속시 배터리의 에너지를 보조 동력으로 이용함으로써 가속 성능(응답성)을 높일 수 있는 장점을 가지고 있다.
하이브리드 자동차에 적용된 변속기(FHS : Flexible Hybrid System) 시스템은 유성 기어세트 2개(50,51), 클러치 2개(60,61) 및 브레이크 2개(30,31)를 사용하여 전진 주행단의 경우 2 개의 EVT(Electrical Variable Transmission) 모드와 3개의 FG(Fixed Gear) 동작 모드를 실현할 수 있다.
상기 변속기(FHS : Flexible Hybrid System) 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 고전압 배터리(10) 전원에 의해 구동되는 MG1, MG2(20,21) 및 엔진(40)의 구동력을 이용하여 클러치(60,61)와 브레이크(30,31)가 각각 회전 요소의 구속 또는 결합을 통하여 구동력을 휠에 전달하게 된다. 이러한 변속기(FHS : Flexible Hybrid System) 시스템은 유압식 전원(Hydraulic Power)에 의하여 동작하게 되는데 이를 위해서는 유압식 전원을 공급하는 오일 펌프가 필수적이다.
종래 가솔린 차량에서 엔진(40)에 연결되어 회전에 의하여 동작하는 기계식 오일 펌프(80)(Mechanical Oil Pump, 이하 MOP)만을 사용하였으나 하이브리드 차량에서는 전기차 주행 모드의 존재로 인하여 전동식 오일 펌프(70)(Electric Oil Pump, 이하 EOP)의 사용 영역 및 빈도가 증가하고 있다.
최근에는 연비 및 효율 향상 등을 위하여 전동식 오일 펌프(70)(Electric Oil Pump) 시스템이 보조 배터리에 의하여 동작하던 것이 고전압 배터리(10)에 연결 되어 사용되고 있다.
그러나, 하이브리드 자동차에 적용된 변속기(FHS : Flexible Hybrid System) 시스템에서 유압식 전원을 조절하기 위하여 기계식 오일 펌프(80), 전동식 오일 펌프(70)에 의하여 유압식 전원이 공급되는데 효율적인 동작 모드 결정으로 차량의 성능 저하를 피해야 한다.
즉, 엔진 구동(RUN) 상태에서 정지 상태(STOP)로 천이하기 위하여 전동식 오일 펌프(70)가 작동하여 유압을 형성할 때까지 기계식 오일 펌프(80)를 구동하기 위하여 엔진의 구동(RUN) 상태를 지속시켜야 한다. 이때 엔진은 연료 분사(Injection)를 유지할 수도 있고 연료 분사를 중지하고 모터로 엔진을 구동시킬 수도 있다. 전자의 경우엔 연비 악화가 우려되고 후자의 경우엔 연료 분사가 없으므로 신기가 촉매로 넘어가기 때문에 산소가 많아져서 NOx의 발생 등 배기(Emission)에 좋지 않은 영향이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 구동 상태에 따라 유압 형성 여부, 산소센서에서의 산소량 검출, 고전압 배터리 상태 등을 판단함으로써 기계식 오일 펌프 또는 전동식 오일 펌프의 동작 제어 모드를 제어하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 오일 팬에 저장된 작동유를 흡입하여 토출하는 기계식 오일 펌프와 상기 기계식 오일 펌프와 병렬로 배치되는 전동식 오일 펌프에 의해 구동되는 하이브리드 자동차의 엔진 동작 상태 천이 구간에 따른 오일 펌프 동작 제어 방법에 있어서, 엔진의 구동 상태를 판단하는 단계; 기존의 오일 펌프에 의해 유압을 형성하는 단계; 새로운 오일 펌프의 작동을 요청하는 단계; 새로운 오일 펌프의 작동에 의해 유압을 형성하는 단계; 기존의 오일 펌프의 작동을 중지하는 단계; 를 포함하는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 실시예의 엔진 동작이 정지에서 구동으로 천이시인 경우에는, 상기 기존의 오일 펌프는 전동식 오일 펌프이고, 상기 새로운 오일 펌프는 기계식 오일 펌프인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예의 엔진 동작이 구동에서 정지로 천이시인 경우에는, 상기 기존의 오일 펌프는 기계식 오일 펌프이고, 상기 새로운 오일 펌프는 전동식 오일 펌프인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예의 엔진 구동 상태의 판정을 위해 엔진 스피드가 설정값 이상으로 일정 시간 지속하는지 여부를 판단하는 단계가 더 추가될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 새로운 오일 펌프의 동작을 요청한 후에는 산소센서에 의한 산소 검출량을 설정값과 비교하는 단계가 더 추가될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 산소 검출량이 설정값 이상인 경우에는 전동식 오일 펌프에 의한 유압이 형성될 때까지 엔진의 구동 상태를 유지하고, 상기 산소 검출량이 설정값 이하인 경우에는 고전압 배터리 상태와 설정값과 비교판단하는 단계가 더 추가될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 고전압 배터리 상태가 설정값 이상인 경우에는 엔진의 구동을 중지하고, 고전압 배터리 상태가 설정값 이하인 경우에는 엔진의 구동을 유지하는 단계가 더 추가될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 차량의 동작 상태를 고려한 기계식 오일 펌프와 전동식 오일 펌프의 제어 모드를 결정하여 복수의 변속 모드를 갖는 하이브리드 자동차 변속기의 클러치, 브레이크 및 기타 유압 제어 장치들의 성능 저하를 방지하고 시프트 퀄리티(Shift Quality)의 성능을 향상시킴과 동시에 주행 성능을 향상시키는 유압식 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 하이브리드 자동차의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 오일 펌프 동작 모드 결정 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 오일 펌프 동작 모드 결정을 위한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다.
이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 실시예는 도 1에 도시된 하이브리드 자동차의 엔진(40)에 직결되어 회전하면서 오일 팬에 저장된 작동유를 흡입하여 토출하는 기계식 오일 펌프(80)와 고전압 배터리(10)를 이용하여 오일 펌프 제어 모터 시스템에 의하여 구동되는 전동식 오일 펌프(70)로 구성되는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 시스템에서의 오일 작동 모드를 제어하는 방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차에서 원활한 유압식 전원 공급을 위해서는 엔진 동작 상태의천이 구간에서 기계식 오일 펌프와 전동식 오일 펌프의 동작 모드를 제어하는 것이 중요하다.
이에 본 발명에 따른 실시예에서는 오일 팬에 저장된 작동유를 흡입하여 토출하는 기계식 오일 펌프와 상기 기계식 오일 펌프와 병렬로 배치되는 전동식 오일 펌프에 의해 구동되는 하이브리드 자동차의 엔진 동작 상태 천이 구간에 따른 오일 펌프 동작을 제어하는 방법에 있어서, 엔진의 구동 상태를 판단하여 엔진이 정지(Stop)상태인지 구동(Run)상태인지를 판단하는 단계와, 기존의 오일 펌프에 의해 새로운 오일 펌프가 작동할 수 있도록 충분한 유압을 형성하는 단계, 충분한 유압이 형성되면 새로운 오일 펌프의 작동을 요청하는 단계, 상기 새로운 오일 펌프의 작동에 의해 유압을 형성하는 단계, 상기 새로운 오일 펌프에 의해 충분한 유압이 형성되면 기존의 오일 펌프의 작동을 중지하는 단계를 포함하여 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드를 제어하도록 한다.
상기 엔진 동작이 정지에서 구동으로 천이시인 경우에는, 상기 기존의 오일 펌프는 전동식 오일 펌프이고, 상기 새로운 오일 펌프는 기계식 오일 펌프이며, 상기 엔진 동작이 구동에서 정지로 천이시인 경우에는, 상기 기존의 오일 펌프는 기계식 오일 펌프이고, 상기 새로운 오일 펌프는 전동식 오일 펌프이다.
이 때, 엔진 정지(Stop)상태일 때는 전동식 오일 펌프에 의해서만 유압을 형성하도록 제어하고, 엔진 구동(Run) 상태에서는 기계식 오일 펌프에 의해서만 유압을 형성하도록 하는데, 이는 도 2에 도시되어 있다.
도 2에서 "A"구간은 엔진 정지에서 구동으로 천이하는 단계로서 전동식 오일 펌프의 작동 구간이고, "B"구간은 엔진 구동 상태로 기계식 오일 펌프의 작동 구간이며, "C"는 엔진 구동에서 정지로 천이되는 단계로서 전동식 오일 펌프로 전환되는 구간을 나타낸 것이다.
엔진의 동작 상태 천이 구간에서는 유압이 충분히 형성된 상태에서 작동하는오일 펌프를 전환해야 하므로 이하에서는 엔진 동작 상태 천이 구간 즉, 엔진 정지(Stop) 상태에서 엔진 구동(Run) 상태로 천이시 및 엔진 구동(Run) 상태에서 엔진 정지(Stop) 상태로 천이시에 대하여 오일 펌프 동작 모드를 제어하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 엔진 정지에서 구동 상태로 천이시의 오일 펌프 제어 모드에 대하여 설명한다.
엔진 정지 상태에서 엔진 구동 상태로 천이시에는 전동식 오일 펌프에서 기계식 오일 펌프로 전환해야 하는데, 이 때 전동식 오일 펌프에 의해서 충분한 유압이 형성된 후에 전환해야 한다. 충분한 유압이 형성되었는지는 엔진 스피드가 설정값 이상으로 일정 시간 동안 지속되었는지에 의해 판단한다.
상기 엔진 스피드가 설정값을 만족하는 경우에는 전동식 오일 펌프의 작동을 중지하고, 기계식 오일 펌프에 의해 유압을 형성하도록 한다.
상기와 같은 과정에 의하여 전동식 오일 펌프에서 기계식 오일 펌프로 작동 모드를 전환하게 된다.
이하에서는 엔진 구동 상태에서 엔진 정지 상태로 천이시의 오일 펌프 제어 모드에 대하여 설명하기로 한다.
엔진 구동 상태에서는 기계식 오일 펌프에 의해 유압을 형성하고 있으므로, 기계식 오일 펌프에 의해 충분한 유압이 형성되기를 기다려 충분한 유압이 형성된 후에 전동식 오일 펌프의 동작을 요청한다.
상기 전동식 오일 펌프의 동작을 요청한 후에는 산소센서에서의 산소 검출량을 설정값과 비교한다. 산소 검출량이 설정값보다 큰 경우에는 전동식 오일 펌프에 의한 유압이 형성될 때까지 엔진의 구동 상태를 유지한다. 이는 신기가 촉매로 넘어가서 과도한 NOx의 발생을 방지하기 위함이다.
그러나, 산소 검출량이 설정값보다 작은 경우에는 고전압 배터리 상태(SOC)를 설정값과 비교하여 상기 고전압 배터리 상태가 설정값보다 큰 경우에는 엔진의 구동을 중지시켜 연료 사용을 줄이고, 고전압 배터리 상태가 설정값보다 작은 경우에는 엔진의 구동 상태를 유지하여 연료를 사용하더라도 고전압 배터리 상태가 낮아지는 것을 방지한다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 전동식 오일 펌프, 기계식 오일 펌프의 동작 모드를 결정하기 위한 구성도인데, 엔진 스피드(차속)가 낮은 상태에서는 전동식 오일 펌프에 의해 유압을 형성하다가 엔진 스피드가 설정값을 만족하고, 고전압 배터리 상태가 설정값보다 작아지는 경우에는 기계식 오일 펌프를 구동시킨다.(A구간)
엔진 스피드가 충분한 경우에는 기계식 오일 펌프를 작동시키다가(B구간) 엔진 스피드가 감소하고 고전압 배터리 상태가 설정값 이상인 경우에는 전동식 오일 펌프에 의해 유압을 형성하도록 한다.(C구간)
이하에서는 도 3에 도시된 순서도에 따라 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 엔진 구동 상태를 판단하기 위하여 휠 스피드, 엔진 스피드, 엔진 작동 모드를 입력(S101)하고, ST Key를 입력(S102)한다. 이는 엔진의 구동 상태를 판단하기 위한 것으로 시동 초기에는 엔진 스피드가 크지 않으므로 전동식 오일 펌프에 의해 유압을 형성하도록 전동식 오일 펌프의 작동을 요청한다.(S103)
상기 전동식 오일 펌프의 작동에 의해 오일의 압력이 설정값 이상이 되면(S104) 전동식 오일 펌프의 작동을 계속 유지하고(S105), 자동차의 주행을 허가한다.(S106)
이 때, 고전압 배터리 상태를 판단하여 고전압 배터리 상태가 설정값보다 작은 경우에는(S107) 엔진의 구동 즉, 기계식 오일 펌프의 작동을 요청(S108)하여 엔진 스피드가 설정값보다 크고(S109), 오일의 압력이 설정값보다 크도록 하여 충분한 유압을 형성하도록 한 다음(S110), 기계식 오일 펌프의 작동을 유지하고 전동식 오일 펌프의 작동을 중지한다.(S111)
상기 기계식 오일 펌프의 작동을 요청한 후에는 고전압 배터리를 충전(S112)하고, 고전압 배터리의 충전된 상태가 설정값보다 큰 경우(S113)에는 전동식 오일 펌프의 작동을 요청한다.
이 때, 오일에 의한 유압이 설정값보다 작은 경우에는 엔진 구동을 유지하고(S119), 오일의 압력이 설정값보다 크지만 산소센서에서의 산소 검출량을 설정값과 비교하여(S116) 산소 검출량이 설정값보다 큰 경우에도 엔진 구동 상태를 유지하여 신기가 촉매로 넘어가는 것을 방지함으로써 NOx를 저감시킬 수 있으며, 오일의 압력이 설정값보다 크고, 산소 검출량이 설정값보다 작지만 고전압 배터리 상태를 설정값과 비교하여(S117) 고전압 배터리 상태가 설정값보다 작은 경우에도 엔진 구동을 유지한다.(S119) 이렇게 함으로써 연료를 사용하더라도 고전압 배터리 상태의 감소를 방지할 수 있다.
그러나, 오일의 압력이 설정값보다 크고, 산소센서에서 검출된 산소 검출량이 설정값보다 작으며, 고전압 배터리 상태가 설정값보다 큰 경우에는 엔진의 구동 중지를 요청하여 연료 사용을 줄일 수 있다.
10: 고전압 배터리 20,21: 모터
30,31: 브레이크 40: 엔진
50,51: 유성기어세트 52,53: 링기어
54,55: 캐리어 56,57: 선기어
60,61: 클러치 70: 전동식 오일 펌프(EOP)
80: 기계식 오일 펌프(MOP)

Claims (7)

  1. 오일 팬에 저장된 작동유를 흡입하여 토출하는 기계식 오일 펌프와 상기 기계식 오일 펌프와 병렬로 배치되는 전동식 오일 펌프에 의해 구동되는 하이브리드 자동차의 엔진 동작 상태 천이 구간에 따른 오일 펌프 동작 제어 방법에 있어서,
    엔진의 구동 상태를 판단하는 단계;
    기존의 오일 펌프에 의해 유압을 형성하는 단계;
    새로운 오일 펌프의 작동을 요청하는 단계;
    새로운 오일 펌프의 작동에 의해 유압을 형성하는 단계;
    기존의 오일 펌프의 작동을 중지하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 동작이 정지에서 구동으로 천이시인 경우에는,
    상기 기존의 오일 펌프는 전동식 오일 펌프이고, 상기 새로운 오일 펌프는 기계식 오일 펌프인 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 동작이 구동에서 정지로 천이시인 경우에는,
    상기 기존의 오일 펌프는 기계식 오일 펌프이고, 상기 새로운 오일 펌프는 전동식 오일 펌프인 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 엔진 구동 상태의 판정을 위해 엔진 스피드가 설정값 이상으로 일정 시간 지속하는지 여부를 판단하는 단계가 더 추가되는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 새로운 오일 펌프의 동작을 요청한 후에는 산소센서에 의한 산소 검출량을 설정값과 비교하는 단계가 더 추가되는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 산소 검출량이 설정값 이상인 경우에는 전동식 오일 펌프에 의한 유압이 형성될 때까지 엔진의 구동 상태를 유지하고, 상기 산소 검출량이 설정값 이하인 경우에는 고전압 배터리 상태와 설정값과 비교판단하는 단계가 더 추가되는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고전압 배터리 상태가 설정값 이상인 경우에는 엔진의 구동을 중지하고, 고전압 배터리 상태가 설정값 이하인 경우에는 엔진의 구동을 유지하는 단계가 더 추가되는 하이브리드 자동차의 오일 펌프 동작 모드 제어 방법.
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