KR20130066160A - 친환경 차량의 림프 홈 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

친환경 차량에서 APS 혹은 TPS의 고장이 감지되면 모터를 크리프 토크로 제어하여 림프 홈 주행을 제공하는 친환경 차량의 림프 홈 제어방법이 개시된다.
본 발명은 가속의지를 검출하는 가속페달위치센서와 스로틀위치센서의 고장여부를 모니터링하는 과정; 가속페달위치센서 혹은 스로틀위치센서의 고장이 모니터링되면 엔진클러치를 오픈시켜 엔진의 동력전달을 차단하는 과정; HSG를 제너레이터로 작동시켜 배터리에 아이들 충전을 제공하는 과정; 모터를 크리프 토크로 제어하여 배터리의 전압만으로 주행을 유지하는 과정을 포함한다.

Description

친환경 차량의 림프 홈 제어장치 및 방법{LIMPHOME CONTROL SYSTEM FOR GREEN CAR AND METHOD THEREOF}
본 발명은 친환경 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 APS(Acceleration Pedal Position Sensor) 혹은 TPS(Throttle Position Sensor)의 고장이 감지되면 모터를 크리프 토크(Creep Torque)로 제어하여 림프 홈(Limp Home) 주행을 제공하고자 하는 친환경 차량의 림프 홈 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
차량에 대한 연비 향상의 요구와 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구가 증가하고 있다.
친환경 차량은 연료전지 차량, 전기자동차, 플러그인 전기자동차를 포괄하는 것으로 하나 이상의 모터와 엔진이 구비되고, 모터를 구동시키기 위한 고전압의 전원이 저장되는 배터리, 배터리의 직류 전압을 교류전압으로 변환시켜주는 인버터, 엔진의 시동과 발전을 위한 HSG(Hybrid Starter Generator), 엔진의 동력을 구동측에 전달하기 위해 엔진과 모터의 사이에 엔진 클러치가 장착된다.
친환경 차량은 주행 상황에 따라 엔진과 모터의 특성을 조화롭게 동작시켜 에너지 효율과 배기가스 절감을 제공할 수 있으며, 운전전략은 다음과 같다.
운전자의 가속페달과 브레이크 페달의 조작을 통해 전달되는 가감속 의지에 따라 저속에서는 모터만을 작동하여 EV모드주행을 하고, 일반적인 가속조건에서는 엔진 클러치를 접합하여 엔진의 동력으로만 주행한다.
또한 중속 이상의 주행에서는 엔진 클러치로 모터와 엔진을 결합하고, 모터와 엔진의 출력을 조합하여 엔진과 모터의 효율이 가장 좋은 영역에서 운전한다.
또한, 운전자의 갑작스런 킥 다운(Kick Down) 혹은 전가속(Full Accel)의 조건에서는 운전자의 가속의지를 충족시키기 위해 모터는 파워 지원(Power Assist)의 수단으로 고출력을 낸다.
이러한 운전조건을 정리하면 하기의 표 1과 같이 표현될 수 있다.
운전모드		 운전상태
엔진(on/off) 클러치(open/close) 모터(on/off)
1 EV off open on
2 HEV on close on
3 Regen, Brake off close off
4 Idle on open off
5 Stop off open off
이러한 친환경 차량에서 APS 혹은 TPS의 고장이 발생하는 경우 운전자의 가속의지를 인지할 수 없고, 정상적인 엔진 제어를 실행할 수 없어 운행이 불가하게 되는 현상이 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 APS 혹은 TPS의 고장이 감지되면 림프 홈 모드로 진입하여 엔진을 아이들로 제어하고, HSG를 이용하여 아이들 충전이 실행하며, 모터를 크리프 토크로 제어하여 림프 홈 주행을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 엔진과 모터를 동력원으로 갖는 친환경 차량에 있어서, 상기 엔진과 모터의 동력 연결을 단속하는 엔진클러치; 가속페달의 위치를 검출하는 가속페달검출기; 스로틀 밸브의 위치를 검출하는 스로틀검출기; 엔진의 시동 온을 실행하고, 엔진이 시동온 유지하는 상태에서 제너레이터로 동작되어 배터리에 충전 전압을 공급하는 HSG를 포함하고, 가속페달검출기 혹은 스로틀검출기의 고장이 판정되면 림프 홈 모드로 진입하여 엔진클러치를 개방시키고, 엔진의 아이들로 제어하여 HSG를 통해 배터리의 아이들 충전을 제공하며, 모터를 크리프 토크로 제어하는 하이브리드 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프 홈 제어장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 특징은 가속의지를 검출하는 가속페달위치센서와 스로틀위치센서의 고장여부를 모니터링하는 과정; 가속페달위치센서 혹은 스로틀위치센서의 고장이 모니터링되면 엔진클러치를 오픈시켜 엔진의 동력전달을 차단하는 과정; HSG를 제너레이터로 작동시켜 배터리에 아이들 충전을 제공하는 과정; 모터를 크리프 토크로 제어하여 배터리의 전압만으로 주행을 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 림프 홈 제어방법이 제공된다.
이와 같이 본 발명은 친환경 차량에서 APS 혹은 TPS의 고장이 발생하는 경우에도 림프 홈 주행이 제공될 수 있도록 하여 정비소로의 안정된 운행을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 림프 홈 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 림 홈 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 림프 홈 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 APS(Acceleration Pedal Position Sensor : 101)와 TPS(Throttle Position Sensor : 102), 하이브리드 제어기(103), 인버터(104), 배터리(105), 배터리 관리기(106), 엔진 제어기(107), 모터(108), 엔진(109), HSG(Hybrid Starter and Generator : 110), 엔진클러치(111), 변속기(112)를 포함한다.
APS(101)는 운전자가 작동시키는 가속페달의 위치를 검출하여 친환경 차량의 가속 의지를 전기적 신호로 하이브리드 제어기(103)에 제공한다.
TPS(102)는 가속페달의 작동에 따라 연동되는 스로틀 밸브의 위치를 검출하여 전기적 신호를 하이브리드 제어기(103)에 제공한다.
하이브리드 제어기(103)는 APS(101)에서 검출되는 운전자의 가속의지와 차량 상태에 따라 네트워크를 통해 각 제어기들을 통합 제어하여 출력 토크를 제어하고, 운전조건에 따라 엔진클러치(111)를 제어하여 EV모드와 HEV모드의 주행을 제공한다.
또한, 하이브리드 제어기(103)는 운전자의 가속의지를 검출하는 APS(101) 혹은 엔진(109)의 동작을 조절하는 TPS(102)의 고장이 검출되면 림프 홈 모드로 진입하여 엔진클러치(111)를 개방시켜 엔진(109)과 모터(108)의 동력 연결을 차단한다.
그리고, 하이브리드 제어기(103)는 엔진(109)을 아이들 상태로 제어하고, HSG(110)를 발전기로 동작시켜 배터리(105)의 아이들 충전을 제공하며, 모터(108)를 크리프 토크로 제어하여 림프 홈 주행을 제공하여 준다.
즉, 하이브리드 제어기(103)는 HSG(110)의 전압 발전으로 배터리(105)의 전압을 안정되게 유지시키는 상태에서 모터(108)를 크리프 토크로 제어함으로써, 정비소까지의 운행에 안정된 출력을 확보하여 준다.
인버터(104)는 하이브리드 제어기(103)로부터 네트워크로 제공되는 제어신호에 따라 배터리(105)의 직류전압을 3상 교류전압 변환시켜 운전자의 요구출력에 따라 모터(108)의 출력토크 및 속도를 제어한다.
상기 인버터(104)는 복수개의 전력 스위칭 소자로 구성되며, 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
인버터(104)는 HSG(110)가 발전기로 동작되는 경우 출력되는 전압을 DC/DC컨버팅을 통해 승압시켜 배터리(105)에 충전전압으로 공급한다.
또한, 인버터(104)는 브레이크 혹은 리젠조건에서 모터(108)의 발전 전압을 DC/DC컨버팅을 통해 승압시켜 배터리(105)에 충전전압으로 공급한다.
배터리(105)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 모터(108)에 구동전압을 제공하기 위한 고전압, 예를 들어 직류 350V 내지 450V의 전압이 저장된다.
배터리 관리기(106)는 배터리(105)의 작동 영역내에서 각 셀들의 전류, 전압, 온도 등을 검출하여 충전상태(SOC : State Of Charge)를 관리하며, 배터리(105)의 충방전 전압을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충되어 수명이 단축되는 것을 방지한다.
엔진제어기(107)는 하이브리드 제어기(103)로부터 네트워크를 통해 인가되는 제어신호에 따라 엔진(109)의 모든 동작을 제어한다.
모터(108)는 인버터(104)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키며, 제동시 발전기로 동작되어 회생에너지를 배터리(105)에 공급한다.
엔진(109)은 엔진제어기(107)의 제어에 의해 엔진의 시동 온/오프와 출력이 제어되며, 미도시된 ETC(Electric Throttle Control)를 통해 흡입 공기량이 조정된다.
HSG(110)는 스타터 및 제너레이터로 동작되며, 하이브리드 제어기(103)에서 인가되는 제어신호에 따라 엔진(109)의 시동 온을 실행하고, 엔진(109)이 시동온 유지하는 상태에서 제너레이터로 동작되어 전압을 발전시키며 발전 전압을 인버터(104)를 통해 배터리(105)에 충전 전압으로 제공한다.
엔진클러치(111)는 엔진(109)과 모터(108)의 사이에 배치되어 운전모드에 따라 엔진(109)과 모터(108)의 동력 연결을 단속한다.
변속기(112)는 하이브리드 제어기(103)와 네트워크로 연결되는 목표 변속단을 결합한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 친환경 차량의 림프 홈 제어절차를 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 적용되는 친환경 차량이 소정의 목적지로 EV모드 혹은 HEV모드로 운행하는 상태에서(S101) 하이브리드 제어기(103)는 운전자의 가속의지를 검출하는 APS(101)의 신호와 가속페달의 작동에 따라 연동되는 TPS(102)에서 제공되는 신호를 모니터링한다(S102).
하이브리드 제어기(103)는 상기 S102에서 모니터링되는 APS(101)신호 혹은 TPS(102)신호에서 고장이 검출되는지 판단한다(S103).
하이브리드 제어기(103)는 모니터링되는 APS(101)신호 혹은 TPS(10) 신호에서 고장이 검출되면 림프 홈 모드로 진입하고(S104) 엔진클러치(111)를 개방시켜 엔진(109)과 모터(108)의 동력 연결을 차단한다(S105).
그리고, 하이브리드 제어기(103)는 엔진(109)을 아이들 상태로 제어하고(S106), HSG(110)를 제너레이터로 동작시켜 발전 전압으로 배터리(105)의 아이들 충전을 제공한다(S107).
상기 하아브리드 제어기(103)는 HSG(110)에 의해 배터리(105)의 아이들 충전이 제공되면 모터(108)를 크리프 토크로 제어하여 림프 홈 주행을 실행한다(S108).
즉, 하이브리드 제어기(103)는 HSG(110)의 전압 발전으로 배터리(105)의 전압을 안정되게 유지시키는 상태에서 모터(108)를 크리프 토크로 제어함으로써, 정비소까지의 운행에 안정된 출력을 확보하여 준다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
101 : APS 102 : TPS
103 : 하이브리드 제어기 104 : 인버터
105 : 배터리 106 : 배터리 관리기
107 : 엔진제어기 108 : 모터
109 : 엔진 110 : HSG
111 : 엔진클러치

Claims (2)

  1. 엔진과 모터를 동력원으로 갖는 친환경 차량에 있어서,
    상기 엔진과 모터의 동력 연결을 단속하는 엔진클러치;
    가속페달의 위치를 검출하는 가속페달검출기;
    스로틀 밸브의 위치를 검출하는 스로틀검출기
    엔진의 시동 온을 실행하고, 엔진이 시동온 유지하는 상태에서 제너레이터로 동작되어 배터리에 충전 전압을 공급하는 HSG;
    를 포함하고,
    가속페달검출기 혹은 스로틀검출기의 고장이 판정되면 림프 홈 모드로 진입하여 엔진클러치를 개방시키고, 엔진의 아이들로 제어하여 HSG를 통해 배터리의 아이들 충전을 제공하며, 모터를 크리프 토크로 제어하는 하이브리드 제어기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프 홈 제어장치.
  2. 가속의지를 검출하는 가속페달위치센서와 스로틀위치센서의 고장여부를 모니터링하는 과정;
    가속페달위치센서 혹은 스로틀위치센서의 고장이 모니터링되면 엔진클러치를 오픈시켜 엔진의 동력전달을 차단하는 과정;
    HSG를 제너레이터로 작동시켜 배터리에 아이들 충전을 제공하는 과정;
    모터를 크리프 토크로 제어하여 배터리의 전압만으로 주행을 유지하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 림프 홈 제어방법.
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