KR20140035030A - 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법 및 제어장치 Download PDF

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김종현
김영철
이학성
강승재
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 단독 오일공급 시스템에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 제어하는 방법과 장치에 관한 것이다.
본 발명은 고전압의 전동식 오일펌프를 채택하고 있는 하이브리드 자동변속기에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 OFF함과 더불어 재출발시 전동식 오일펌프 ON에 앞서 미리 오일을 공급할 수 있는 어큐멀레이터를 적용한 새로운 형태의 전동식 오일펌프 제어 시스템을 구현함으로써, 아이들 스탑 구간에서 전동식 오일펌프 정지에 의한 연비개선 효과를 도모할 수 있고, 아이들 스탑 구간에서의 전동식 오일펌프 미작동으로 NVH 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법 및 제어장치를 제공한다.

Description

하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법 및 제어장치{Electric oil pump control method and device thereof in hybrid automatic transmission}
본 발명은 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 단독 오일공급 시스템에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 제어하는 방법과 장치에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차는 엔진과 모터로 이루어지는 동력원을 적절히 조합한 구조를 적용하여 차량의 출발시나 가속시에 배터리의 전압에 의해 동작되는 모터의 동력 보조로 연비 향상을 도모한다.
예를 들면, 차량 가속시 전기 모터를 이용한 동력 보조와 자동변속 제어를 통한 엔진의 최적 운전을 수행함으로써, 기존의 가솔린 엔진과 자동변속기를 탑재한 차량에 비하여 우수한 연비를 얻을 수 있게 되는 것이다.
그리고, 하이브리드 자동차는 배터리의 SOC(State of Charge) 상태 및 주행 상황에 따라 모터만의 구동으로 주행하는 EV 모드, 엔진만의 구동으로 주행하는 엔진 모드, 엔진이 주 동력원으로 작용하고 모터가 동력을 보조하는 하이브리드 모드로 주행된다.
이러한 하이브리드 자동차에는 자동변속기의 윤활을 제공하는 오일펌프가 구비되며, 이때의 오일펌프의 구동축은 엔진의 출력축과 연결되어 있어 엔진의 출력에 의해서 오일펌프의 구동이 이루어지도록 되어 있다.
최근 하이브리드 자동차의 자동변속기에는 연비개선을 위해 기계식 오일펌프를 삭제하고, 전동식 오일펌프만으로 유량을 최적으로 제어하여 오일을 공급하는 방식을 채택하고 있다.
즉, 하이브리드 자동변속기에서는 일반 자동변속기의 오일공급 모듈인 기계식 오일펌프를 삭제하고, 이 기계식 오일펌프를 대신하여 충분한 유량을 공급하기 위한 40V 이상의 고전압을 이용하는 전동식 오일펌프(Electric oil pump)를 채택하여 사용하고 있다.
도 1은 종래 하이브리드 변속기의 전동식 오일펌프를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 여기서는 전동식 오일펌프 단독 구동형 유량공급 모듈을 보여준다.
즉, 오일펌프(10)와 모터(11)를 포함하면서 OPU(12)에 의해 제어되는 전동식 오일펌프(13)가 마련되며, 이때의 전동식 오일펌프(13)로부터 제공되는 오일은 자동변속기 밸브바디(14)의 고압부(15)를 거쳐 기어변속 클러치/브레이크(16)로 보내지게 되고, 또 저압부(17)을 거쳐 윤활부/냉각부(18)로 보내지게 된다.
여기서, 미설명 부호 19는 오일저장소를 나타낸다.
여기서, 상기 OPU는 전동식 오일펌프의 동작을 제어하기 위한 오일펌프 유닛(Oil Pump Unit, 이하 "OPU")으로서, 이러한 OPU는 상위 개념의 변속기 제어기와 캔 통신을 통해 정보를 송수신하며, 변속기 제어기에서 인가되는 제어신호에 의해 전동식 오일펌프의 동작을 제어한다.
도 2는 종래 하이브리드 변속기의 전동식 오일펌프에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 제어하는 방법을 나타내는 플로챠트이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 전동식 오일펌프 제어방법은 아이들 스탑시 이그니션 ON 및 차속 = 0을 판단하는 단계와, 이그니션 ON 상태이고 차속 = 0 상태이면 전동식 오일펌프를 계속 작동시키는 단계와, 브레이크페달 포지션≥입력치인 조건을 판단하여 차량출발조건을 만족하면 차량을 정상 출발시키는 단계를 포함한다.
이와 같이, 전동식 오일펌프를 장착한 하이브리드 자동변속기에서 아이들 스탑 구간에서는 밸브바디의 유압 빠짐을 방지하기 위하여 전동식 오일펌프를 계속 작동시키는 제어가 이루어지게 된다.
그러나, 이러한 제어방식은 아이들 스탑시 전동식 오일펌프의 구동을 위한 전장부하를 가져오게 되는 등 연비측면에서 불리한 점이 있고, 계속적인 전동식 오일펌프의 구동에 따른 소음으로 NVH 성능이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 고전압의 전동식 오일펌프를 채택하고 있는 하이브리드 자동변속기에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 OFF함과 더불어 재출발시 전동식 오일펌프 ON에 앞서 미리 오일을 공급할 수 있는 어큐멀레이터를 적용한 새로운 형태의 전동식 오일펌프 제어 시스템을 구현함으로써, 아이들 스탑 구간에서 전동식 오일펌프 정지에 의한 연비개선 효과를 도모할 수 있고, 아이들 스탑 구간에서의 전동식 오일펌프 미작동으로 NVH 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법 및 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 전동식 오일펌프 제어장치는 오일펌프와 모터로 구성되면서 OPU에 의해 제어되는 전동식 오일펌프와, 상기 전동식 오일펌프로부터 제공되는 오일을 공급받아 고압부와 저압부를 통해 기어변속 클러치/브레이크와 윤활부/냉각부로 오일을 공급하는 자동변속기 밸브바디와, 상기 전동식 오일펌프에서 공급되는 오일을 저장할 수 있고 자동변속기 밸브바디의 고압부측으로 오일을 공급할 수 있는 어큐멀레이터 및 상기 어큐멀레이터와 고압부 사이의 라인에 설치되어 오일을 단속하는 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 형태로 이루어진다.
따라서, 상기 전동식 오일펌프 제어장치는 아이들 스탑 구간에서 전동식 오일펌프를 OFF함과 더불어 재출발시 전동식 오일펌프 ON에 앞서 어큐멀레이터가 미리 오일을 공급할 수 있도록 함으로써, 연비를 개선할 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 솔레노이드 밸브는 브레이크 페달 포지션 센서의 입력신호를 제공받는 자동변속기 콘트롤 유닛에 의한 제어를 받아 ON/OFF 작동되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 어큐멀레이터의 경우 시스템 압력이 떨어질 때 축압된 오일을 자체 내의 압력을 통해 시스템으로 방출할 수 있는 타입을 적용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법은 다음과 같은 특징이 있다.
상기 전동식 오일펌프 제어방법은 이그니션 ON 및 차속=0의 여부를 판단하여 아이들 스탑 구간을 판정하는 단계와, 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 OFF 시키는 단계와, 아이들 스탑이 지속되는 상황에서 브레이크 페달 포지션을 이용하여 차량 출발 조건을 판정하는 단계와, 차량 출발 조건 판정시 어큐멀레이터로부터 밸브바디측으로 오일을 공급하는 단계와, 일정시간 어큐멀레이터로부터의 오일 공급 후에 이를 차단하고 전동식 오일펌프를 ON 시켜서 차량을 정상 출발시키는 단계로 이루어지는 것이 특징이다.
여기서, 상기 차량 출발 조건을 판정하는 단계는 현재 브레이크 페달 포지션(각도)과 기 설정되어 있는 브레이크 페달 포지션(각도)을 비교한 후, 현재 브레이크 페달 포지션이 기 설정 브레이크 페달 포지션 보다 클 때 차량 출발 조건으로 판정하는 과정으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법 및 제어장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 아이들 스탑 구간에서 전동식 오일펌프의 가동을 정지함으로써, 연비를 개선할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 아이들 스탑 구간에서의 전동식 오일펌프 가공정지로 인해 오일펌프 소음을 줄일 수 있는 등 전체적인 NVH 성능을 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프를 나타내는 개략도
도 2는 종래 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 제어하는 방법을 나타내는 플로챠트
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어장치를 나타내는 개략도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 제어하는 방법을 나타내는 플로챠트
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어장치를 나타내는 개략도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 전동식 오일펌프 제어장치는 연비의 향상을 위하여 아이들 스탑시에는 전동식 오일펌프의 가동을 중단시키고, 차량 출발 직후에 재차 전동식 오일펌프를 가동시키는 형태로 이루어진다.
이를 위하여, 상기 전동식 오일펌프 제어장치는 기본적으로 오일펌프(10)와 모터(11)로 구성되면서 OPU(12)에 의해 제어되는 전동식 오일펌프(13), 상기 전동식 오일펌프(13)로부터 제공되는 오일을 공급받아 고압부(15)와 저압부(17)를 통해 기어변속 클러치/브레이크(16)와 윤활부/냉각부(18)로 오일을 공급하는 자동변속기 밸브바디(14) 등을 포함한다.
따라서, 상기 전동식 오일펌프(13)가 작동되면 오일저장소(19)의 오일은 오일펌프(10)를 통해 자동변속기 밸브바디(14)의 고압부(15)를 거쳐 기어변속 클러치/브레이크(16)로 공급됨과 더불어 저압부(17)을 거쳐 윤활부/냉각부(18)로 공급된다.
특히, 본 발명에서는 소정의 압력으로 오일을 저장하고 있다가 아이들 스탑 후 차량 출발시 전동식 오일펌프의 가동에 앞서 자동변속기 밸브바디(14)측으로 오일을 공급하는 역할의 어큐멀레이터(20)를 제공한다.
상기 어큐멀레이터(20)는 전동식 오일펌프(13)에서 공급되는 오일을 저장할 수 있는 일종의 오일저장소로서, 이때의 어큐멀레이터(20)의 유입측은 전동식 오일펌프(13)측과 밸브바디(14)의 고압부(15) 간에 연결되어 있는 오일라인으로부터 분기되는 오일라인을 통해 전동식 오일펌프(13)측과 연결된다.
그리고, 상기 어큐멀레이터(20)의 배출측으로부터 연장되는 오일라인은 밸브바디(14)의 고압부(15)측으로 연결되어, 어큐멀레이터(20)에서 보내지는 오일이 고압부(15)측으로 공급될 수 있게 된다.
상기 어큐멀레이터(20)의 일 예로서, 어큐멀레이터 가스와 오일의 압력차에 의해 공기주머니(Bladder)가 수축 팽창하여 오일을 축압, 방출기능을 수행하는 형태의 것을 적용할 수 있으며, 이때의 축압된 오일은 시스템 압력이 떨어질 때(밸브바디의 고압부측으로 오일 공급에 대한 요구가 있을 때) 요구대로 가스 압력을 이용하여 시스템으로 오일을 방출하는 작동이 이루어질 수 있게 된다.
여기서, 상기 시스템은 전동식 오일펌프 및 자동변속기 밸브바디 등이 속해 있는 오일공급 시스템을 의미한다.
이때, 상기 어큐멀레이터(20)의 용량과 압력은 캘리브레이션 작업을 통해 적절하게 설정되어 운영될 수 있게 된다.
그리고, 상기 밸브바디(14)의 고압부(15)측으로 공급되는 오일을 단속할 수 있는 수단으로 솔레노이드 밸브(21)가 마련된다.
상기 솔레노이드 밸브(21)는 어큐멀레이터(20)와 고압부(15) 사이를 연결하는 오일라인상에 설치되어, 어큐멀레이터(20)로부터 고압부(15)로 공급되는 오일을 단속하는 역할을 하게 된다.
이러한 솔레노이드 밸브(21)는 브레이크 페달 포지션 센서(22)의 신호를 입력으로 하는 자동변속기 콘트롤 유닛(23)의 출력제어에 의해 ON/OFF 작동될 수 있게 된다.
따라서, 정상적인 차량 주행 상태에서는 전동식 오일펌프(13)의 가동으로 자동변속기 밸브바디(14)측으로 오일이 공급되고, 자동변속기 밸브바디(14)의 고압부(15) 및 저압부(17)를 거쳐 각 부위에 윤활 및 냉각이 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 상기 전동식 오일펌프(13)에서 토출되는 오일의 일부는 어큐멀레이터(20)측으로도 보내져 축압될 수 있게 된다.
한편, 아이들 스탑시의 경우에는 어큐멀레이터(20) 및 솔레노이드 밸브(21)의 작동에 의해 자동변속기 밸브바디(14)의 고압부(15)측으로 오일의 공급이 이루어질 수 있게 된다.
예를 들면, 아이들 스탑시 자동변속기 콘트롤 유닛(23)의 출력제어에 의해 OPU(12), 즉 오일펌프모터 제어기가 제어되면서 전동식 오일펌프(13)의 가동이 중지된다.
아이들 스탑 상태에서 차량 출발 조건이 조성되면, 브레이크 페달 포지션 센서(22)의 신호를 입력받은 자동변속기 콘트롤 유닛(23)이 솔레노이드 밸브(21)를 ON 작동시키게 되고, 이와 동시에 어큐멀레이터(20)의 오일이 자동변속기 밸브바디(14)의 고압부(15)로 공급되며, 계속해서 전동식 오일펌프(13)가 가동되면서 이 전동식 오일펌프(13)에 의해 본격적으로 자동변속기 밸브바디(14)측에 오일이 공급되어 차량이 정상적으로 출발할 수 있게 된다.
즉, 아이들 스탑 후 차량 출발시 전동식 오일펌프로 오일을 공급하기에 앞서 어큐멀레이터로 미리 오일을 공급하고 있는 상태에서 곧이어 전동식 오일펌프로 오일을 공급함으로써, 전동식 오일펌프의 재가동시에 따른 응답성 저하 문제를 해소할 수 있게 된다.
예를 들면, 아이들 스탑시 전동식 오일펌프의 가동을 중단시킨 후, 차량 출발시 전동식 오일펌프를 재가동하여 오일을 공급하게 되면, 응답성이 떨어지면서 차량의 정상적인 출발에 부조현상이 일어나게 되는데, 본 발명에서는 전동식 오일펌프를 재가동하여 오일을 공급하기에 앞서 어큐멀레이터로 미리 오일을 공급하는 상태에서 전동식 오일펌프로 오일을 공급하기 때문에 응답성 저하문제를 해결할 수 있게 된다.
여기서, 상기 어큐멀레이터(20)는 전동식 오일펌프(13)의 응답성 저하를 방지해주는 역할만 해주면 되므로, 솔레노이드 밸브(21)는 짧은 시간, 예를 들면 약 0.3초 정도의 짧은 시간 동안 작동되도록 설정하여 이 시간 동안만 밸브가 열리면서 오일이 공급되도록 할 수 있으며, 이때의 솔레노이드 밸브(21)의 작동 정지는 자동변속기 콘트롤 유닛(23)에 의해 이루어지게 되고, 작동 정지 시점은 전동식 오일펌프가 재가동되기 직전, 재가동된 직후 등 적절한 시점으로 설정될 수 있게 된다.
이와 같은 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프를 제어하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프에서 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 제어하는 방법을 나타내는 플로챠트이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 스텝 S100에서는 이그니션 ON 및 차속=0의 여부를 판단하여 아이들 스탑 구간을 판정하는 단계를 수행한다.
다음, 스텝 S110에서는 아이들 스탑 구간인 경우 전동식 오일펌프를 OFF 시키서 전동식 오일펌프로부터의 오일공급을 중단한다.
그리고, 아이들 스탑 구간이 아닌 경우에는 스텝 S100 단계로 돌아간다.
다음, 스텝 S120에서는 아이들 스탑이 지속되는 상황에서 브레이크 페달 포지션 각도를 이용하여 차량 출발 조건을 판정하는 단계를 수행한다.
즉, 자동변속기 콘트롤 유닛에서 브레이크 페달 포지션 센서의 신호를 입력받아 기 설정되어 있는 값과 비교하여 차량 출발 여부를 판정한다.
예를 들면, 브레이크 페달 포지션 센서로부터 입력되는 현재 브레이크 페달 포지션 각도와 기 설정되어 있는 브레이크 페달 포지션 각도를 비교하여, 현재 브레이크 페달 포지션 각도가 기 설정 브레이크 페달 포지션 각도보다 클 때 차량 출발 조건으로 판정한다.
그리고, 차량 출발 조건이 아닌 경우에는 전동식 오일펌프의 OFF 상태를 계속 유지한다.
다음, 스텝 S130에서는 차량 출발 조건으로 판정된 경우 어큐멀레이터로부터 밸브바디측으로 오일을 공급하는 단계를 수행한다.
다음, 스텝 S140에서는 일정시간 어큐멀레이터로부터의 오일 공급이 이루어지고 난 후 이를 차단하고, 이때부터는 전동식 오일펌프를 ON 시켜서 밸브바디측으로 오일을 본격적으로 공급한다.
마지막으로 스텝 S150에서는 전동식 오일펌프를 이용한 오일의 공급 상태에서 차량을 정상적으로 출발시키는 단계를 수행한다.
이와 같이, 본 발명에서는 아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 OFF하고, 차량 출발시 전동식 오일펌프를 ON하기에 앞서 어큐멀레이터로 오일을 공급한 후 전동식 오일펌프를 가동시켜서 차량을 출발시키는 새로운 제어방식을 구현함으로서, 아이들 스탑 구간에서 연비를 개선할 수 있는 효과를 얻을 수 있고, 또 아이들 스탑 구간에서 NVH 성능을 향상시킬 수 있다.
10 : 오일펌프 11 : 모터
12 : OPU 13 : 전동식 오일펌프
14 : 밸브바디 15 : 고압부
16 : 기어변속 클러치/브레이크 17 : 저압부
18 : 윤활부/냉각부 19 : 오일저장소
20 : 어큐멀레이터 21 : 솔레노이드 밸브
22 : 브레이크 페달 포지션 센서 23 : 자동변속기 콘트롤 유닛

Claims (5)

  1. 오일펌프(10)와 모터(11)로 구성되면서 OPU(12)에 의해 제어되는 전동식 오일펌프(13)와, 상기 전동식 오일펌프(13)로부터 제공되는 오일을 공급받아 고압부(15)와 저압부(17)를 통해 기어변속 클러치/브레이크(16)와 윤활부/냉각부(18)로 오일을 공급하는 자동변속기 밸브바디(14)를 포함하고,
    상기 전동식 오일펌프(13)에서 공급되는 오일을 저장할 수 있고 자동변속기 밸브바디(14)의 고압부(15)측으로 오일을 공급할 수 있는 어큐멀레이터(20) 및 상기 어큐멀레이터(20)와 고압부(15) 사이의 라인에 설치되어 오일을 단속하는 솔레노이드 밸브(21)를 더 포함하여, 아이들 스탑 구간에서 전동식 오일펌프를 OFF함과 더불어 재출발시 전동식 오일펌프 ON에 앞서 어큐멀레이터가 미리 오일을 공급할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브(21)는 브레이크 페달 포지션 센서(22)의 입력신호를 제공받는 자동변속기 콘트롤 유닛(23)에 의한 제어를 받아 ON/OFF 작동되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 어큐멀레이터(20)는 시스템 압력이 떨어질 때 축압된 오일을 자체 내의 압력을 통해 시스템으로 방출할 수 있는 타입으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어장치.
  4. 이그니션 ON 및 차속=0의 여부를 판단하여 아이들 스탑 구간을 판정하는 단계(S100);
    아이들 스탑시 전동식 오일펌프를 OFF 시키는 단계(S110);
    아이들 스탑이 지속되는 상황에서 브레이크 페달 포지션을 이용하여 차량 출발 조건을 판정하는 단계(S120);
    차량 출발 조건 판정시 어큐멀레이터로부터 밸브바디측으로 오일을 공급하는 단계(S130);
    일정시간 어큐멀레이터로부터의 오일 공급 후에 이를 차단하고 전동식 오일펌프를 ON 시켜서(S140) 차량을 정상 출발시키는 단계(S150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 차량 출발 조건을 판정하는 단계(S120)는 현재 브레이크 페달 포지션과 기 설정되어 있는 브레이크 페달 포지션을 비교한 후, 현재 브레이크 페달 포지션이 기 설정 브레이크 페달 포지션 보다 클 때 차량 출발 조건으로 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동변속기의 전동식 오일펌프 제어방법.
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