KR20160007860A - 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템 - Google Patents

전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템 Download PDF

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Abstract

전동식 오일펌프의 구동제어 시스템이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 변속기에 작동유압을 공급하는 전동식 오일펌프;
데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및 상기 데이터 검출부로부터 검출된 데이타를 기초로 상기 전동식 오일펌프의 구동모드를 설정하고, 설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량을 기초로 기본 유량을 설정하며, 이 기본유량을 보상하여 최종 유량을 기초로 상기 전동식 오일 펌프에 작동 유압을 인가하는 제어기를 포함하되, 상기 작동유압은 상기 전동식 오일펌프에 의해서만 상기 변속기에 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템{DRIVE CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR ELECTRIC OIL PUMP}
본 발명은 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EOP 단독 구동 시스템에서 차량의 주행 상태별로 고압부와 저압부로 구분하여 이 구분된 고압부와 저압부에 각각 오일을 공급하는 펌프를 별도로 설치함으로써 하이브리드 차량의 변속기 효율 및 연비를 향상시킬 수 있는 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차는 엔진과 배터리의 전원으로 구동되는 구동모터로 구성되는 동력원이 구비되며, 전륜에 동력원을 적절히 조합한 구조를 적용하여 차량의 출발시나 가속시에 배터리의 전압에 의해 동작 되는 모터의 동력 보조로 연비 향상을 유도할 수 있는 차량을 말한다.
한편, 자동변속기를 장착한 하이브리드 자동차는 스탑앤고(stop and go) 등의 주행 중 엔진이 정지하는 경우를 대비하여야 하고, 이를 위해 자동변속기에 오일을 공급하기 수단으로서, 기존의 기계식 오일펌프 외에 전동식 오일펌프를 기계식 오일펌프와 병렬로 추가 장착하고 있다.
다만, 최근에는 변속기의 효율증대와 차량 연비 향상을 위해 기존의 기계식 오일펌프(MOP)를 배제하고, 전동식 오일펌프(EOP) 단독으로 자동변속기에 오일을 공급하는 시스템이 개발되고 활용 중이며, 본 발명 역시 전동식 오일펌프(EOP) 단독으로 구동되는 하이브리드 차량에 장착되는 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템에 관한 것이다.
한편, 도 1은 종래 하이브리드 차량의 자동변속기에 오일을 공급하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이, 변속기 및 클러치 작동에 사용되는 오일(Auto Transmission Fluid, ATF)의 경로를 나타내고 있으며, 전동식 오일펌프(71)와 기계식 오일펌프(75)가 구동하여 오일탱크(51)에 저장된 오일을 유압라인(52)을 통해 밸브바디(53)에 공급하는 경로를 보여주고 있다.
참고로, 통상 EV 모드에서는 전동식 오일펌프(71)가 유압라인(52)에 유압을 제공하고, HEV 모드(엔진 구동, 엔진클러치 연결)에서는 기계식 오일펌프(75)와 전동식 오일펌프(71)의 복합된 구동으로 유압라인(52)에 유압을 제공한다.
또한, 도 2는 현재 개발중인 EOP 단독 구동 시스템에서 1개의 펌프로 고압부와 저압부에 오일을 공급하는 개략도로, 도시된 바와 같이, EOP 단독 구동시 밸브바디에 오일을 공급시 1개의 펌프로 저압부와 고압부에 동시에 송출하는 것을 확인할 수 있다.
이에 EOP 단독 구동시 EOP의 구동 최적화 및 변속기 효율 증대 및 차량 연비향상을 위한 연구가 필요하게 되었으며, 특히 2개의 펌프로 저압부와 고압부를 분리하여 최적의 유압 및 유량을 공급하여 동력을 최소화하는 연구가 진행되고 있다.
이에 본 발명은 EOP 단독 구동 시스템에서 2개의 펌프를 구비하여 각각 고압부와 저압부에 오일을 공급하여 변속기의 효율을 향상시키는 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템을 제안하고 있다.
이와 관련된 선행기술로, 한국공개특허공보 제10-2010-0062635호인 "하이브리드 자동차의 전동식 오일펌프 제어방법"과 일본공개특허공보 제2002-213594호인 "차량용 자동 변속기의 유압 제어장치"가 소개된다.
다만, 상기 "하이브리드 자동차의 전동식 오일펌프 제어방법"의 경우, 자동변속기에 제공되는 유압이 요구 유압에 미달 되거나 미달 될 가능성이 있을 때 전동식 오일펌프가 구동되도록 함으로써, 전동식 오일펌프에서의 전력소모를 최적화할 수 있고 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 구현되기는 하나, 여전히 고압부와 저압부를 구분하여 2개의 펌프를 설치함으로써 오일의 공급을 제어하는 본 발명의 기술적 사상이 개시되어 있지 않음은 물론, 그 효과면에서 본 발명에 비해 현격히 떨어지고 있으며, 상기 "차량용 자동 변속기의 유압 제어장치"의 경우, 오일의 필요유량을 결정하고, 이를 반영하여 모터를 제어하는 점에서 본 발명과 유사한 측면이 있으나, 이 역시 고압부와 저압부를 구분하여 2개의 펌프를 설치함으로써 오일의 공급을 제어하는 본 발명의 기술적 사상이 개시되어 있지 않음은 물론, 인식하고 있는 종래 기술의 문제점 역시 본 발명과는 이질적이다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
한국공개특허공보 제10-2010-0062635호(2010.06.10) 일본공개특허공보 제2002-213594호(2002.07.31)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 하이브리드 차량의 EOP 단독 구동 시스템에서 차량의 주행 상태별로 최적의 오일을 공급할 수 있도록 현재 개발중인 EOP 단독 구동 시스템에서 1개의 펌프로 고압부와 저압부에 동시에 오일을 공급하는 시스템을 개량하여 고압부와 저압부에 각각 오일을 공급할 수 있는 2개의 펌프를 설치함으로써 변속기의 효율 증대와 차량 연비를 증대시키는 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
전동식 오일펌프의 구동제어 시스템이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 변속기에 작동유압을 공급하는 전동식 오일펌프; 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및 상기 데이터 검출부로부터 검출된 데이타를 기초로 상기 전동식 오일펌프의 구동모드를 설정하고, 설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량을 기초로 기본 유량을 설정하며, 이 기본유량을 보상하여 최종 유량을 기초로 상기 전동식 오일 펌프에 작동 유압을 인가하는 제어기를 포함하되, 상기 작동유압은 상기 전동식 오일펌프에 의해서만 상기 변속기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
설정된 구동모드에 따른 고압부에 필요한 유량은 제1펌프로, 설정된 구동모드에 따른 저압부에 필요한 유량은 제2펌프로 상기 변속기로 작동유압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 전동식 오일펌프는 속도 지령에 따라 상기 변속기에 작동유압을 공급하되, 상기 속도 지령은 목표 유압, 유온 및 상기 최종 유량을 기초로 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동모드는 정차조건에서 설정되는 제1제어모드 및 주행 조건에서 설정되는 제2제어모드를 포함한다.
상기 구동모드는 발차조건에서 설정되는 제3제어모드를 더 포함하되, 상기 제3제어모드는 설정된 시간 동안 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 설정된 구동모드에 따라 저장된 유온 및 목표 유압의 관계에 대한 기본 유량 맵으로부터 상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 비교한 뒤 보다 큰 값을 기본유량으로 설정하고, 이 기본유량에 변속기의 누유시 요구되는 보상유량을 합하여 상기 최종유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 변속기의 냉각시, 윤활시 요구되는 유량을 기초로 구동모드 별로 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량의 정차시 최소 유압을 형성되도록 하고, 상기 제2모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량이 주행 중인 상태에서 토크 전달이 가능하도록 유압을 형성하며, 상기 제3모드에서 고압부에 필요한 유량은 변속기의 유압 응답성을 확보하기 위해 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 전동식 오일 펌프는 차량의 시동시부터 시동 오프시까지 계속하여 작동되는 것을 특징으로 한다.
한편 상기와 같은 시스템으로 구현되는 전동식 오일펌프의 구동제어 방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 데이터 검출부로부터 검출된 데이타를 기초로 전동식 오일 펌프의 구동모드를 설정하는 단계; 설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량을 기초로 기본 유량을 산출하는 단계; 상기 기본유량을 보상하여 최종유량을 산출하는 단계; 목표 유압, 유온 및 상기 최종유량을 기초로 상기 전동식 오일펌프의 속도지령을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 속도 지령에 따라 상기 전동식 오일 펌프의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량은 별개의 펌프로 상기 변속기로 작동유압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 전동식 오일펌프는 속도 지령에 따라 상기 변속기에 작동유압을 공급하되, 상기 속도 지령은 목표 유압, 유온 및 상기 최종 유량을 기초로 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동모드는 정차조건에서 설정되는 제1제어모드 및 주행 조건에서 설정되는 제2제어모드를 포함한다.
상기 구동모드는 발차조건에서 설정되는 제3제어모드를 더 포함하되, 상기 제3제어모드는 설정된 시간 동안 유지되는 것을 특징으로 한다.
설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량을 기초로 기본 유량을 산출하는 단계는, 설정된 구동모드에 따라 저장된 유온 및 목표 유압의 관계에 대한 기본 유량 맵으로부터 상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 비교한 뒤 보다 큰 값을 기본유량으로 설정하고, 이 기본유량에 변속기의 누유시 요구되는 보상유량을 합하여 상기 최종유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기의 냉각시, 윤활시 요구되는 유량을 기초로 구동모드 별로 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량의 정차시 최소 유압을 형성되도록 하고, 상기 제2모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량이 주행 중인 상태에서 토크 전달이 가능하도록 유압을 형성하며, 상기 제3모드에서 고압부에 필요한 유량은 변속기의 유압 응답성을 확보하기 위해 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명인 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템에 의한다면 아래와 같은 다양한 효과가 구현된다.
첫째, 변속기용 오일펌프 구동의 최적화가 이루어져 변속기의 효율이 증대되는 이점이 있다.
둘째, 변속기의 효율이 증대됨으로써 차량 연비가 증대되는 이점이 있다.
셋째, EPO 단독 구동시스템에서 고압부와 저압부에 각각 오일을 공급하는 개별적인 펌프를 설치함으로써 차량의 주행 상태에 따라 효과적인 오일 공급이 이루어지는 이점이 있다.
넷째, 동일 축상에 고압부에 오일을 공급하는 제1펌프와 저압부에 오일을 공급하는 제2펌프를 배치함으로써 기존 공간에 탑재가 가능하여 패키지의 최적화가 이루어지는 이점이 있다.
다섯째, 목표 유압, 유온, 최종 유량 및 전동식 오일 펌프의 속도 지령에 대한 3차원 맵을 사용함으로서, 작동유압을 필요한 만큼 정확하고 안정적으로 변속기에 공급할 수 있는 등 다양한 효과가 구현된다.
도 1은 종래 하이브리드 차량의 자동변속기에 오일을 공급하는 구성도.
도 2는 종래 1개의 펌프로 고압부와 저압부에 오일을 공급하는 개략도.
도 3은 본 발명인 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템의 전체 구성도.
도 4는 본 발명인 전동식 오일펌프의 구동제어 방법의 흐름도.
도 5는 본 발명인 전동식 오일펌프의 구동제어 방법의 개략도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 구동모드를 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 전동식 오일펌프의 구동제어 방법 및 그 제어시스템의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템의 전체 개략도로 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 전동식 오일펌프(10), 데이터 검출부(400), 제어기(300)를 포함한다.
현재 개발중인 EOP 단독 구동 시스템과의 구별되는 점은 고압부와 저압부에 오일을 공급하는 펌프가 별개로 설치된 점에 그 특징이 있다.
즉, 이하 구체적으로 후술하겠지만, 정차시 최소 유압을 형성하고, 주행시 토크 전달이 가능하도록 기본토크전달을 위한 고압부에는 제1펌프(100)를, 윤활과 냉각 관련된 저압부에는 제2펌프(200)를 설치함으로써 최적의 유압과 유량을 공급하여 동력 손실을 최소화한다.
한편, 본 발명의 제어과정은 통상의 경우와 같이 변속기 제어기(TCU)와 오일펌프 제어기(OPU)의 제어하에 수행될 수 있으며, 이때 변속기 제어기가 차량의 주행 상태별로 최적의 오일 공급량을 산출한 뒤 펌프 제어기로 그 신호를 송신하고, 펌프 제어기는 펌프의 회전수를 조절하여 산출된 최적의 오일 공급량을 주행 상태에 따라 공급하게 된다.
한편, 주지하다시피 변속기는 입력축으로부터 출력단까지 연결되는 기어비를 변경하여 변속을 수행하는 장치이다. 또한, 변속기는 적어도 하나 이상의 브레이크 및 적어도 하나 이상의 클러치를 포함하는 복수개의 마찰요소의 작동에 따라 변속을 수행한다. 복수개의 마찰요소는 변속기에 공급되는 작동유압에 의해 결합 또는 해제되도록 작동된다.
전동식 오일펌프는 오일을 펌핑하여 엔진 클러치 및 변속기로 작동유압을 공급하는데, 전동식 오일펌프는 하이브리드 차량의 시동시부터 시동 오프시까지 계속하여 작동된다. 즉, 기계식 오일펌프의 삭제에 따라 전동식 오일펌프가 상시 작동한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 검출부(400)는 전동식 오일펌프(10)의 제어를 위한 데이터를 검출하며, 데이터 검출부(400)에서 검출된 데이터는 제어기(300)로 전달된다.
이 제어기(300)는 데이터 검출부(400)에서 검출된 데이터를 기초로 구동모드를 설정하고, 이 구동모드에 따라 제1펌프(100)와 제2펌프(200)를 통해 변속기에 최적의 오일을 공급하게 된다.
한편, 이 데이터 검출부(400)는 가속 페달 위치 센서(410), 브레이크 페달 위치 센서(420), 차속 센서(430), 변속단 센서(440) 및 유온 센서(450)를 포함할 수 있다.
가속 페달 위치 센서(410)는 운전자가 가속 페달을 누른 정보를 측정한다. 즉, 가속 페달 위치 센서(410)는 운전자의 가속 의지에 관련된 데이터를 측정한다.
브레이크 페달 위치 센서(420)는 브레이크 페달을 밟았는지 아닌지를 검출한다. 즉, 브레이크 페달 위치 센서(420)는 가속 페달 위치 센서(410)와 함께 운전자의 가속 의지를 검출한다.
차속 센서(430)는 차량의 속도를 측정하며, 차량의 휠에 장착되어 있다. 이와는 달리, 위성 항법 장치(global positioning system; GPS)에서 수신한 GPS신호를 기초로 차속을 계산할 수도 있다.
한편, 가속 페달 위치 센서(410)의 신호와 차속 센서(430)의 신호를 기초로 변속 패턴을 이용하여 목표 변속단이 계산될 수 있으며, 목표 변속단으로의 변속이 제어된다. 즉, 복수개의 유성기어세트와 복수개의 마찰요소가 구비된 자동변속기의 경우에는 복수개의 마찰요소에 공급되거나 복수개의 마찰요소로부터 해제되는 유압이 조절된다. 또한, 이중 클러치 변속기의 경우에는 복수개의 싱크로나이저 기구 및 액츄에이터에 가해지는 전류가 제어된다.
변속단 센서(440)는 현재 체결되어 있는 변속단을 검출한다. 유온 센서(450)는 변속기 오일의 온도를 검출한다.
한편,제어기(300)는 변속기 제어기(TCU; transmission control unit) 및 오일펌프 제어기(OPU; electric oil pump unit)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템은 이 변속기 제어기 및 오일펌프 제어기에 의해 수행될 수 있다.
변속기 제어기는 변속기의 토크 및 복수개의 마찰요소의 작동 등을 제어하는 장치이다. 변속기 제어기는 데이터 검출부(400)에서 검출되는 데이터를 기초로 전동식 오일펌프(10)의 제1펌프(100)와 제2펌프(200)에 구동모드를 설정하고, 설정된 구동모드에 따라 속도 지령을 산출하여 오일펌프 제어기로 전송할 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 변속기 제어기는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 구동 제어시스템의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.
이 오일펌프 제어기는 전동식 오일펌프(10)와 연결되고, 속도 지령에 따라 전동식 오일펌프(10)의 구동을 제어한다.
후술하는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 구동 제어시스템의 일부 프로세스는 변속기 제어기에 의하여, 다른 일부 프로세스는 오일펌프 제어기에 의하여 수행되는 것으로 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 구동 제어시스템은 변속기 제어기 및 오일펌프 제어기를 하나의 제어기(300)로 하여 설명이 가능한 바, 본 명세서에서는 이 변속기 제어기 및 오일펌프 제어기를 제어기(300)로 칭하기로 한다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 구동제어 방법에 대한 제어 흐름도이고, 도 5는 이를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명인 전동식 오일펌프의 구동제어 방법은 데이터를 검출(S10)하여 차량을 모드 별로 제어하기 위해 주행 상태를 파악한다.
이 데이터를 기초로 전동식 오일 펌프(10)의 구동모드를 설정하는데, 본 발명에 따른 오일펌프의 제어과정에서 최적의 오일 공급량은 차량 상태에 따른 구동모드, 즉 발차모드(Mode 1), 정차모드(Mode 2) 및 주행모드(Mode 3)로 구분되어 수행되며, 각 모드 진입상태에서 이하 구체적으로 후술할 설정된 MAP 데이타를 사용하여 각 주행별 최적의 오일을 공급하게 된다.
한편, 본 발명은 EOP 단독 시스템에서 차량의 주행 상태에 따른 각 모드별로 최적의 오일을 공급하여 변속기 효율 증대 및 차량 연비 증대의 효과를 얻을 수 있으나, 여전히 도 2에 도시된 바와 같이, 1개의 펌프로 고압부 및 저압부에 동시에 오일을 공급하게 됨으로써 연비 향상에 있어 개선할 점이 있어 왔다.
이에 본 발명은 2개의 펌프를 설치하여 각각 고압부와 저압부에 오일을 공급하게 함으로써 변속기 효율 및 연비 증대를 도모할 수 있는 또 다른 전동식 오일펌프의 구동제어 방법을 마련하게 되었다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 구동모드에 따른 고압부에 필요한 유량은 제1펌프(100)로, 설정된 구동모드에 따른 저압부에 필요한 유량은 제2펌프(200)로 변속기로 작동유압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
설정된 구동모드의 고압부 필요유량(Q1)은 제1펌프(100)로, 설정된 구동모드에 따른 저압부 필요유량(Q2)는 제2펌프(200)로 변속기에 공급하게 된다.
다시 도 4 및 도 6을 참조하면, 구동 모드는 제1 제어 모드(first control mode, Mode 1) 및 제2 제어 모드(second control mode, Mode 2)를 포함한다.
제1 제어 모드는 하이브리드 차량이 정차한 상태에서 전동식 오일펌프(10)가 구동되는 모드이다. 한편, 이 제1 제어 모드에서 고압부에 필요한 유량(Q1)은 전력 소모를 최소화하기 위하여 최소한의 필요한 유량이고, 저압부에 필요한 유량(Q2)은 변속기의 냉각시, 윤활시 요구되는 유량을 기초로 필요한 유량이다.
한편, 본 발명은 고압부에 필요한 유량(Q1)과 저압부에 필요한 유량(Q2)을 산출한 후 보다 큰 값을 각 제어모드의 기본유량(Q3)으로 설정하게 된다.
제1 제어 모드는 하이브리드 차량이 정차한 상태에서 전동식 오일펌프(10)가 구동되는 모드이다. 이 제1 제어 모드에서 고압부에 필요한 유량(Q1)은 전력 소모를 최소화하기 위하여 최소한의 필요한 유압만 공급되는 모드인바, 제어기(300)는 정차 조건에서 제1 제어 모드로 전동식 오일펌프(10)를 구동시키는데, 그 일예로 도 6에 도시된 바와 같이 정차 조건은 브레이크 온 및 차속이 0, 또는 변속단이 주차변속단(P단) 혹은 중립변속단(N단)인 경우 만족되는 것으로 할 수 있다.
또한, 제2 제어 모드는 하이브리드 차량이 주행 중인 상태에서 전동식 오일펌프(10)가 구동되는 모드이다.
물론, 이 제2제어모드에서도 고압부에 필요한 유량(Q1)과 저압부에 필요한 유량(Q2)을 산출한 후, 보다 큰 값을 제2제어모드에서 필요한 기본유량(Q3)으로 설정하게 된다.
저압부에 필요한 유량(Q2)은 동일하게 변속기의 냉각시, 윤활시 요구되는 유량을 기초로 산출한다.
제어기(300)는 시동 시 또는 주행 조건에서 제2 제어 모드로 전동식 오일펌프(10)를 구동시키는데, 그 일예로, 도 6에 도시된 바와 같이 주행 조건은 브레이크 오프 혹은 차속이 0보다 크고, 변속단이 주차변속단(D단) 혹은 후진변속단(R단)인 경우 만족되는 것으로 할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 구동모드는 제3 제어 모드(third control mode, Mode 3)를 더 포함할 수 있다.
제3 제어 모드 역시 고압부에 필요한 유량(Q1)과 저압부에 필요한 유량(Q2)을 산출한 후 보다 큰 값을 기본유량(Q3)으로 산정하게 된다.
하이브리드 차량이 발차 중인 상태에서 전동식 오일펌프(10)가 고속으로 구동되는 모드이다. 이때, 제3 제어 모드에서 고압부에 필요한 유량(Q1)은 설정된 시간 동안 순간적으로 유압을 변속기에 공급하여 유압 응답성을 확보하는 모드이고, 저압부에 필요한 유량(Q2)은 변속기의 냉각시,윤활시 요구되는 유량을 기초로 산출된다.
즉, 제1 제어 모드에서 바로 제2 제어 모드로 변환시, 제2 제어 모드에서 산출된 속도 지령을 전동식 오일펌프(10)의 회전 속도가 추종하지 못하는 경우(일예로, 배터리의 저전압 상태)를 고려하여 짧은 시간 동안 순간적으로 오일을 고압으로 펌핑하여 신속히 규정 압력 상태가 되도록 할 수 있다.
제어기(300)는 도 7에 도시된 바와 같이, 시동 시 또는 발차 조건에서 제3 제어 모드로 전동식 오일펌프(10)를 구동시킬 수 있다. 발차 조건은 제1 제어 모드가 설정된 상태에서 브레이크 오프 혹은 차속이 0보다 크고, 변속단이 주차 변속단(D단) 혹은 후진변속단(R단)인 경우 만족되는 것으로 할 수 있다.
제어기(300)는 유온, 목표 유압, 및 상기 설정된 시간(제3 제어 모드 유지 시간)의 관계에 대한 2차원 맵을 기초로 설정된 시간을 산출할 수 있다. 이 설정된 시간이 경과하면, 제어기(300)는 구동모드를 제3 제어 모드에서 제2 제어 모드로 변환한다.
이와 같이 S20 단계에서 전동식 오일펌프(10)의 구동모드를 설정한 후, 제어기(300)는 기본 유량 맵(Map)으로부터 설정된 구동모드의 기본 유량(Q3)을 산출(S40)하는데, 이미 설명한 바와 같이 고압부의 필요한 유량(Q1)과 저압부에 필요한 유량(Q2)을 비교한 후 보다 큰 값을 기본유량(Q3)으로 산출하게 된다.
한편, 기본 유량 맵(Map)은 유온 및 목표 유압을 변수로 하여 기본 유량에 대한 정보가 구동모드 별로 저장된 2차원 맵(Map)일 수 있다. 즉, 제어기(300)는 기본 유량 맵(Map)의 정보를 이용하여, 현재의 유온 및 목표 유압에 따라 기본 유량(Q3)을 산출할 수 있다.
제1모드에서 고압부에 필요한 유량은 2차원 맵에서 차량의 정차시 최소 유압을 형성되도록 하고, 제2모드에서 고압부에 필요한 유량은 2차원 맵에서 차량이 주행 중인 상태에서 토크 전달이 가능하도록 유압을 형성하며, 제3모드에서 고압부에 필요한 유량은 2차원 맵에서 변속기의 유압 응답성을 확보하기 위해 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어기(300)는 변속기의 냉각, 윤활을 기초로 저압부에 필요한 유량(Q2)을 산출할 수 있다(S32).
이 제어기(300)는 보상 유량 맵(Map)을 이용하여 변속기의 냉각시, 윤활시, 요구되는 보상 유량을 산출하는데, 이 보상 유량 맵(Map)은 냉각, 윤활을 고려하여 유온, 발열 및 보상 유량의 관계에 대한 정보가 저장된 2차원 맵(Map)을 포함할 수 있으며, 추후 기본유량(Q3)을 산출한 후, 최종 유량 산출(Q4) 산출시 이 기본유량(Q3)에 누유시 요구되는 보상유량을 합하게 되는데, 이 누유시 요구되는 보상유량 역시 유온, 밸브 제어압 및 보상 유량의 관계에 대한 정보가 저장된 2차원 맵(Map)을 포함할 수 있다.
다만, 제어기(300)의 보상 유량 맵(Map)을 이용하여 보상 유량을 산출하는 방법은 하나의 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제어기(300)는 윤활, 냉각 및 누유 보조 유량 산출시 구동모터 계통(모터 자체 또는 베어링 등)의 발열(X1), 변속기 출력 계통(차동기어장치 또는 베어링 등)의 발열(X2), 부시(bush) 계통(shaft bush 등)의 발열(X3), 유성기어 계통(유성기어, 니들롤러베어링 등)의 발열(X4), 복수개의 마찰요소(클러치 및 브레이크)의 슬립시 발열(X5) 등을 고려할 수 있다.
또한, 제어기(300)는 보상 유량 산출시 변속 중 과도한 제어에 따른 변속기의 누유를 고려할 수 있다. 즉, 제어기(300)는 변속기 내부에 구비된 복수개의 밸브의 누유를 기초로 보상 유량을 산출할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 다양한 식의 변수, 기호 및 상수 등과 관련하여 당업자에게 자명한 것은 설명의 편의를 위해 그 구체적인 설명을 생략한다.
구동모터 계통의 발열(X1)은 X1=|w1*(|T1|*k11+k12)|의 식으로부터 산출될 수 있다. 여기서, | |은 절대값 함수이고, w1은 구동모터의 회전 속도, T1은 구동모터의 토크, k11은 구동모터 손실율, k12은 구동모터 베어링 드래그 상수이다. 구동모터 손실율은 0과 1 사이의 값을 가지며, 구동모터의 회전 속도, 구동모터의 토크의 절대값 및 구동모터 손실율의 관계에 대한 2차원 맵으로부터 산출될 수 있다.
변속기 출력 계통의 발열(X2)은 X2=No*(|T2|*k21+k22)의 식으로부터 산출될 수 있다. 여기서, No은 변속기 출력축 회전수, T2은 변속기 출력축 토크, K21은 출력축 손실율 상수, K22은 출력축 베어링 드래그 상수이다.
부시 계통의 발열(X3)은 X3=v3*k3의 식으로부터 산출될 수 있다. 여기서, v3는 변속기 입력축 부시의 상대속도, k3는 부시 드래그이다. 부시 드래그는 0과 10 사이의 값을 가지며, 유온, 부시의 상대속도 및 부시 드래그의 관계에 대한 2차원 맵으로부터 산출될 수 있다.
유성기어 계통의 발열(X4)은 X4=w4*(|T4|*k41+k42)|의 식으로부터 산출될 수 있다. 여기서, w4은 피니언 기어의 회전 속도, T4은 피니언 기어의 전달 토크, k41은 피니언 기어 손실율 상수, k42은 유성 기어 계통의 베어링 드래그 상수이다. 피니언 기어 손실율 상수(k41) 및 유성 기어 계통의 베어링 드래그 상수(k42)는 복수의 유성기어 세트 별로 각각 정의될 수 있다.
하나의 마찰요소의 슬립시 발열(X5)은 X5=v5*(P5-k51)*k52의 식으로부터 산출될 수 있다. 여기서, v5은 마찰요소의 상대 속도, P5은 마찰요소의 제어압, k51은 마찰요소의 kiss point 압력 상수, k52은 마찰요소의 면적 상수이다. 각각의 마찰요소의 슬립시 발열은 하나의 마찰요소의 슬립시 발열과 동일한 방법으로 산출될 수 있다.
이때, 제어기(300)는 변수들에 따라 산출된 각각의 보상 유량 중에서 최대값을 보상 유량으로 결정할 수 있다.
이후, 제어기(300)는 기본 유량(Q3)에 보상 유량인 누유 보조유량을 합하여 최종 유량(Q4)을 산출한다(S50).
한편, 제어기(300)는 속도 지령 맵(Map)으로부터 전동식 오일펌프(10)의 속도 지령을 산출한다(S60). 여기서, 속도 지령 맵(Map)은 목표 유압, 유온, 및 최종 유량을 변수로 하여 전동식 오일펌프의 속도 지령에 대한 정보가 저장된 3차원 맵일 수 있다. 즉, 제어기(300)는 상기 속도 지령 맵(Map)의 정보를 이용하여, 목표 유압, 유온, 및 최종 유량에 따라 전동식 오일펌프의 속도 지령을 산출할 수 있다.
이 제어기(300)는 산출된 속도 지령을 기초로 전동식 오일펌프(10)의 구동을 제어한다(S70). 이 제어기(300)를 변속기 제어기(TCU) 및 오일펌프 제어기(OPU)로 구분하여 설명하면, 변속기 제어기는 속도 지령을 산출하여 오일펌프 제어기로 전송하고, 오일펌프 제어기는 속도 지령에 따라 전동식 오일펌프를 구동시킬 수 있다.
상기와 같은 시스템으로 구현되는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법이 소개되는데 그 과정은 데이터 검출부(400)로부터 검출된 데이타를 기초로 전동식 오일 펌프(10)의 구동모드를 설정하는 단계와 설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량(Q1,Q2)을 기초로 기본 유량(Q3)을 산출하는 단계와 기본유량을 보상하여 최종유량(Q4)을 산출하는 단계와 목표 유압, 유온 및 최종유량을 기초로 전동식 오일펌프(10)의 속도지령을 산출하는 단계 및 산출된 속도 지령에 따라 전동식 오일 펌프(10)의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.
그 구체적인 작동 순서는 이미 설명한바 여기서는 생략한다.
상기와 같은 시스템으로 본 발명은 하이브리드 시스템에 적용 가능한 고전압 전동식 오일 펌프를 이용할 수 있으며, 동일 축상에 2개의 제1펌프(100)와 제2펌프(200)를 배치하여 기존 공간에 탑재 가능하게 하여 패키지의 최적화도 이루어지는 효과가 발현된다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 제1펌프 200 : 제2펌프
300 : 제어기 400 : 데이터검출부

Claims (19)

  1. 변속기에 작동유압을 공급하는 전동식 오일펌프;
    데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및
    상기 데이터 검출부로부터 검출된 데이타를 기초로 상기 전동식 오일펌프의 구동모드를 설정하고, 설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량을 기초로 기본 유량을 설정하며, 이 기본유량을 보상하여 최종 유량을 기초로 상기 전동식 오일 펌프에 작동 유압을 인가하는 제어기를 포함하되,
    상기 작동유압은 상기 전동식 오일펌프에 의해서만 상기 변속기에 공급하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    설정된 구동모드에 따른 고압부에 필요한 유량은 제1펌프로,
    설정된 구동모드에 따른 저압부에 필요한 유량은 제2펌프로 상기 변속기로 작동유압을 공급하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전동식 오일펌프는 속도 지령에 따라 상기 변속기에 작동유압을 공급하되, 상기 속도 지령은 목표 유압, 유온 및 상기 최종 유량을 기초로 산출되는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 구동모드는 정차조건에서 설정되는 제1제어모드 및 주행 조건에서 설정되는 제2제어모드를 포함하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동모드는 발차조건에서 설정되는 제3제어모드를 더 포함하되,
    상기 제3제어모드는 설정된 시간 동안 유지되는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어기는,
    설정된 구동모드에 따라 저장된 유온 및 목표 유압의 관계에 대한 기본 유량 맵으로부터 상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 비교한 뒤 보다 큰 값을 기본유량으로 설정하고,
    이 기본유량에 변속기의 누유시 요구되는 보상유량을 합하여 상기 최종유량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 변속기의 냉각시, 윤활시 요구되는 유량을 기초로 구동모드 별로 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량의 정차시 최소 유압을 형성되도록 하고, 상기 제2모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량이 주행 중인 상태에서 토크 전달이 가능하도록 유압을 형성하며, 상기 제3모드에서 고압부에 필요한 유량은 변속기의 유압 응답성을 확보하기 위해 설정되는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전동식 오일 펌프는 차량의 시동시부터 시동 오프시까지 계속하여 작동되는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 시스템.
  11. 데이터 검출부로부터 검출된 데이타를 기초로 전동식 오일 펌프의 구동모드를 설정하는 단계;
    설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량을 기초로 기본 유량을 산출하는 단계;
    상기 기본유량을 보상하여 최종유량을 산출하는 단계;
    목표 유압, 유온 및 상기 최종유량을 기초로 상기 전동식 오일펌프의 속도지령을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 속도 지령에 따라 상기 전동식 오일 펌프의 구동을 제어하는 단계를 포함하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량은 별개의 펌프로 상기 변속기로 작동유압을 공급하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 전동식 오일펌프는 속도 지령에 따라 상기 변속기에 작동유압을 공급하되, 상기 속도 지령은 목표 유압, 유온 및 상기 최종 유량을 기초로 산출되는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 구동모드는 정차조건에서 설정되는 제1제어모드 및 주행 조건에서 설정되는 제2제어모드를 포함하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 구동모드는 발차조건에서 설정되는 제3제어모드를 더 포함하되,
    상기 제3제어모드는 설정된 시간 동안 유지되는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    설정된 구동모드에 따른 고압부와 저압부에 필요한 각각의 유량을 기초로 기본 유량을 산출하는 단계는,
    설정된 구동모드에 따라 저장된 유온 및 목표 유압의 관계에 대한 기본 유량 맵으로부터 상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 고압부에 필요한 유량과 상기 저압부에 필요한 유량을 비교한 뒤 보다 큰 값을 기본유량으로 설정하고,
    이 기본유량에 변속기의 누유시 요구되는 보상유량을 합하여 상기 최종유량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 변속기의 냉각시, 윤활시 요구되는 유량을 기초로 구동모드 별로 상기 저압부에 필요한 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 오일펌프의 구동제어 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량의 정차시 최소 유압을 형성되도록 하고, 상기 제2모드에서 고압부에 필요한 유량은 차량이 주행 중인 상태에서 토크 전달이 가능하도록 유압을 형성하며, 상기 제3모드에서 고압부에 필요한 유량은 변속기의 유압 응답성을 확보하기 위해 설정되는 것을 특징으로 한다.



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